硒化镍电极材料的制备及其在超级电容器中的应用

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随着过去的十年中,许多便携型、轻量型、可穿戴型新颖特性的电子元件迅速发展。为了实现这些设备的应用,一种轻型的便携式和可穿戴式电能储存设备是必备的。关于柔性超级电容器的研究也随之开展起来。提高能量密度一直都是对超级电容器更进一步启着至关重要的作用。提高电极的比电容和电容器的电压是两个有效提高超级电容器能量密度的有效手段。根据以上思路,本论文的工作开展如下:(1)采用具有三维结构的柔性碳布材料作为集流体,在常温下,利用简易的连续离子层吸附法制备NiSe2电极材料。经电化学测试,柔性NiSe2电极展现良好的电化学性能,其质量比电容达到了971.6 F g-1(电流密度为1 A g-1时)。将NiSe2与AC电极组装成柔性非对称电容器,电势窗口拓展到1.6 V。在两电极体系下,NiSe2//AC非对称电容器的比电容为68 F g-1,能量密度也达到了25.7Wh kg–1。将其进行2000次的充放电循环测试后,依然保持81.7%的比电容,表现出良好的循环稳定性。(2)本章利用简单高效的电化学沉积法在室温状态下,成功地在柔性碳布上合成了具有高比电容的NiSe2纳米片。测试得到NiSe2电极材料在电流密度从2 A g-1提升至10 A g-1时,质量比电容从1058.5 F g-1变化到996.3 F g-1,这可以说明所制备NiSe2电极具有较高质量比电容和倍率性能。再将NiSe2电极与AC电极组装成NiSe2//AC非对称电容器进行电化学测试。当功率密度为800 W kg-1时,能量密度达到32.7 Wh kg-1。将其进行2000次的充放电循环测试后,依然保持86%的比电容,表现出良好的循环稳定性和耐用性。(3)本章通过水热法制备出Ni0.85Se三维纳米薄片材料。利用涂覆法将制成Ni0.85Se电极浆料,涂覆在碳布上制成柔性电极。通过电化学测试,获得了687F g-1(2497 mF cm-2)。分别以Ni0.85Se和AC为负极材料,构建Ni0.85Se//AC柔性非对称超级电容器。电化学结果表明,该电容器在1 A g-1的电流密度下,质量比电容达到96.3 F g-1。获得最大能量密度和功率密度分别为34.2 Wh kg-1和4000W kg-1。在2 A g-1电流密度下充放电循环5000次,比电容保持率依然高达94%,稳定性优异。
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