【摘 要】
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超级电容器由于功率密度大,充放电时间快,工作温度范围广等优点越来越受到人们的青睐,但能量密度低,循环稳定性差等缺点限制了其实际应用。研究发现,在发生电极氧化还原反应时,硼掺杂的化合物所转化的阴离子具有独特的缺电子结构,可以促进反应过程中氢氧根的吸附作用,有望解决上述问题,实现优化超级电容器性能的目标。基于此,本论文围绕硼化物,偏硼酸盐等含硼化合物中阴离子对电极材料反应过程中发挥的作用展开了详细的探
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超级电容器由于功率密度大,充放电时间快,工作温度范围广等优点越来越受到人们的青睐,但能量密度低,循环稳定性差等缺点限制了其实际应用。研究发现,在发生电极氧化还原反应时,硼掺杂的化合物所转化的阴离子具有独特的缺电子结构,可以促进反应过程中氢氧根的吸附作用,有望解决上述问题,实现优化超级电容器性能的目标。基于此,本论文围绕硼化物,偏硼酸盐等含硼化合物中阴离子对电极材料反应过程中发挥的作用展开了详细的探究:1.通过一种简单且经济有效的方法,制备了由偏硼酸根稳定的介孔二维镍-钴氢氧化物纳米片(表示为（NixCoy）（OH）2/Co（BO2）2,具有高比表面积和大量暴露的活性位点,有效克服了氢氧化镍导电性差和相变快的缺点。作为电极,优化的(Ni0.5Co0.5)（OH）2/Co（BO2）2材料在1 A·g-1电流密度下展现出超高比电容(2257 F·g-1)和优异的倍率性能(20 A·g-1电流密度下的比电容为2071 F·g-1);其与活性碳（AC）组装的非对称超级电容器提供了较高的能量密度(功率密度800W·kg-1时,能量密度为56.5 Wh·kg-1)和良好的循环稳定性（相对最初电极材料的容量,10000次循环后容量保持在98%）,显示出(Ni0.5Co0.5)（OH）2/Co（BO2）2材料在实际应用中的潜力。2.采用硼氢化钠水热还原和次亚磷酸钠气相CVD还原两步方法分别制备了由硼和磷共掺杂的两种多组分化合物。其中先硼掺杂后磷掺杂制备的Co-Ni-B-P纳米片具有较高的活性,在1 A·g-1的电流密度下具有1935 F·g-1的高比电容和良好的倍率性能(20A·g-1电流密度下的比电容为1588 F·g-1)。组装的Co-Ni-B-P//AC器件具有较高的能量密度(在功率密度为800 W·kg-1时,能量密度为70.5 Wh·kg-1,即使在16 k W·kg-1功率密度下,仍具有41.9 Wh·kg-1的高能量密度)和优异的循环稳定性（相对电极材料活化后的容量,12500次循环容量维持在100%）。相较前者,先磷掺杂后硼掺杂制备的柱状Co-Ni-P-B催化剂,不利于活性位点的暴露,其性能虽低于前者,但高于只有硼掺杂（Co-Ni-B）或磷掺杂（Co-Ni-P）的催化剂,此外其还具有良好的循环稳定性能（13000循环容量仍维持在96%）。
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