电解液浓度对钴镍基电极材料电化学性能的影响

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超级电容器是一种新型能源存储设备,在许多行业都拥有广阔的应用前景。电解液是超级电容器的一个重要组成部分,其理化性能对超级电容器电化学特性有重要影响。尽管有机电解液、固体电解液和胶体电解液是目前研究的热点问题,但作为传统的水系电解液,其基础性研究仍具有重要的科学意义和研究价值。众所周知,安全高效是超级电容器电解液研发工作中首要考虑的问题。国内外学者研究过KOH电解液浓度对碳基超级电容器电化学性能的影响,而KOH电解液浓度对过渡金属氧化物电极材料电化学性能的影响却鲜有报道。什么浓度的KOH电解液对过渡金属氧化物电极材料的电化学性能是更适合的,这一问题需要通过实验手段得到答案。为此,本论文以水系KOH电解液浓度为研究对象,以电化学工作站为研究手段,在1~5 mol·L-1浓度范围内研究电解液浓度对NiO、Co3O4和NiCo2O4三种具有代表电极材料电化学性能的影响。通过实验研究,得到结论如下:1、15 mol·L-1KOH电解液能够调控NiO、Co3O4和NiCo2O4电极材料的电化学特性。2、对立方NiO电极材料而言,KOH电解液浓度为1 mol·L-1时,电极材料拥有最大的输出功率密度(0.32 k W·Kg-1)和最小的接触电阻(0.381Ω);在2 mol·L-1时,电极材料拥有最大的输出能量密度(13.45 Wh·Kg-1);在4 mol·L-1时,电极材料拥有最大的比电容(107.64 F·g-1)。3、对立方Co3O4电极材料而言,KOH电解液浓度为1 mol·L-1时,电极材料拥有最大的输出功率密度(0.21 k W·Kg-1)和最小的接触电阻(0.375Ω);在3 mol·L-1时,电极材料拥有最大的比电容(132.23 F·g-1)和最大的输出能量密度(16.53Wh·Kg-1)。4、对立方NiCo2O4电极材料而言,KOH电解液浓度为1 mol·L-1时,电极材料拥有最大的输出功率密度(0.69 k W·Kg-1);在2 mol·L-1时,电极材料拥有最小的接触电阻(0.382Ω);在3 mol·L-1时,电极材料拥有最大的比电容(80.66 F·g-1)和最大的输出能量密度(0.69 Wh·Kg-1)。综上,本论文中,我们可以在15 mol·L-1范围内,通过控制KOH电解液浓度使NiO、Co3O4和NiCo2O4三种电极材料实现最佳的电化学性能。
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