镍锰基金属化合物材料的制备及在准固态超级电容器中的性能研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyc20008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文对镍锰基金属氧化物、氢氧化物和硫化物的合成,及其在准固态超级电容器中的电化学性能进行了研究。研究的内容包括以下几个方面:通过一种经济且简便的两步水热法,在导电性泡沫镍上原位制备Mn2O3微小纳米片长在Ni(OH)2/Mn2O3纳米片骨架上的三维海绵状结构。该方法包括:第一阶段在泡沫镍基底上直接合成Ni(OH)2/Mn2O3;第二阶段在Ni(OH)2/Mn2O3骨架上再生长出Mn2O3。Ni(OH)2-Mn2O3之间的协同作用以及由相互连接径向生长的微小纳米片组成的三维海绵状多孔结构能够有效的改善电极材料中电子的传导以及活性材料同电解质的接触面积。除此之外,具有开放通道的海绵状结构也可以提供便捷的电解质传输通道,促进电解质离子的嵌入嵌出行为。因此,新型海绵状Ni(OH)2/Mn2O3@Mn2O3电极材料呈现出优异的比电容(在1 A g-1的电流密度下,比容量为2274.4 F g-1)。在电流密度为5 A g-1下进行10000圈循环之后,其循环稳定性依旧达到了87%,这主要得益于第二阶段所制备的Mn2O3纳米片的保护作用。同时,组装的准固态超级电容器也呈现出优异的比容量(在1 A g-1的电流密度下,比容量为117.1 F g-1),良好的循环稳定性(在10000圈之后,仍保持原始容量的83%)和较高的能量密度。通过调节Mn含量和改变反应条件,我们成功制备了Ni-Mn氢氧化物/Ni3S2纳米片材料。有序的开放结构、均匀分布的Mn原子和的Ni3S2相不仅产生了更多的电化学活性位点,而且显著提高了电子导电性,从而提高了混合结构的电化学性能。作为电极材料,Ni-Mn氢氧化物/Ni3S2具有高的比电容(在1 A g-1的电流密度下,比容量达1386.8 C g-1)、优异的倍率性能(在30 A g-1电流密度下,容量剩余71%)和合适的循环稳定性(5000圈循环后,剩余原始容量的79%)。另外,为了保证准固态超级电容器的整体性能,通过还原氧化石墨烯(RGO)的包裹,也制备了FeOOH@RGO负极材料。该负极材料拥有优异的比容量(在1 A g-1的电流密度下,比容量达180 C g-1)和良好的倍率性能。利用Ni-Mn氢氧化物/Ni3S2作为正极材料,FeOOH@RGO作为负极材料,制备了Ni-Mn氢氧化物/Ni3S2//FeOOH@RGO准固态超级电容器。该器件具有较高的能量密度(在820 W kg-1和8200 W kg-1功率密度下,能量密度能分别达到53.8 Wh kg-1和26.2 Wh kg-1),在经历5000圈循环后仍能保持75%的电容量,这得益于Ni-Mn氢氧化物/Ni3S2和FeOOH@RGO电极材料的快速扩散动力学。这些电极材料的制备工艺简单,材料资源丰富且环保。制得的电极材料在准固态超级电容器中呈现出优异的比容量,良好的倍率性能,较高的能量密度以及合适的稳定性。因此,其在储能设备中,具有广阔应用前景。
其他文献
目前,涂层防护是防止金属被腐蚀最为有效的方法之一。水性无机富锌涂料因其无毒无害、绿色、环保、零VOCs等优势被广泛应用在金属防腐上。但锌粉含量过高导致在生产过程中难
我国胶合板产业,主要是采用“三醛胶”为胶黏剂制备的,其原材料来源于不可再生的石油资源,在生产及使用过程中会释放对人体及环境有害的甲醛物质;因此,研究环境友好型胶黏剂在胶合板板中的应用具有重大的现实意义及环保意义。本文对杨木单板与苯乙烯丙烯酸乳胶胶合板制造工艺进行了研究,分析了苯丙乳胶杨木胶合板的最优工艺参数;采用在苯乙烯丙烯酸乳胶中添加填料的方法降低胶黏剂成本,得出经济效益和质量并存的优化工艺;将
平板显示产业是一个典型的资本密集型的特殊新兴行业,自1990年美国原创技术转移到亚洲形成产业到现在,已经经历了四次转移浪潮,继日本、韩国、台湾之后,中国大陆正成为第四次
黄海是典型的强潮驱动的陆架浅海。为了研究黄海对台风的响应特点,本文利用区域海洋模式(Regional Ocean Modeling Systems,ROMS)分别模拟了在有潮和无潮作用下黄海对台风"布
随着教育理念的转变、更新、发展变化,人们越来越意识到家庭教育是一个人的终生教育,学校教育需要家庭教育的配合、理解和支持,二者是相互依存和相互作用的,并且分别发挥着不
当一国实行自由贸易区时对一国的宏观经济状况具有直接或间接的影响。虽然中国—东盟自由贸易区又称CAFTA。在2010年一月一日一才开始正式实施,但在未实行之前我们就能感到其
本文结合笔者多年的技工院校教学经历,以机械基础课程教学为例,对提升机械基础课程教学实效性的途径进行探索。针对学生的专业特点,从专业课程的模块化教学出发,注重开展教学
目的:随着国内新建或扩建医院的不断崛起,为了满足运行需要,现代化的设施越来越多,医疗设备也不断投入。社会在不断进步,老百姓对医院的要求也越来越高,自我保护意识也越来越
长期以来,电力通信分层、分级、分区的管理模式使得各级电力企业的已建系统基本上都是孤立的、狭义的,各个业务系统之间的互通性和融合性较差,随着电力通信网的不断扩大,这种
目的:损伤大鼠双侧基底核形成阿尔茨海默病(AD)模型,用空间参考记忆和空间工作记忆共同检测该模型的可靠性.方法:选用3月龄大鼠16只,随机选8只制成模型组,将鹅膏蕈酸钠(IBO)