纳米金属氧化物的制备及其电化学性能研究

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超级电容器,也称为电化学电容器,被认为是电化学能量存储系统中最具吸引力的储能器件。超级电容器在功率密度、循环寿命以及安全性能等方面具有优异特性,在未来的发展中具有很大的潜在价值。可被用于便携式电子设备、存储器备份系统、能源管理、混合动力电动汽车和工业电源等。但超级电容器能量密度低这一缺点,限制了它在实际中的应用与发展。超级电容器的性能主要取决于电极材料的组成及其结构,因此,电极材料的组成和结构成为当今的研究热点。本文主要采用简单的水热合成方法制备出电化学性能优异的电极材料。
  首先采用简单的水热法制备出不同铜掺杂量的Cu-Mn3O4/RGO复合材料。XRD测试结果显示氧化物都以四方相的黑锰矿Mn3O4形式存在,没有其他杂质相,电化学测试结果显示铜掺杂可明显改善复合材料的电化学性能,其中铜掺杂比例为5%的复合材料(CMG-5)具有最佳的比容量、倍率性能和导电性,与未掺杂铜的复合材料相比,比容量提高了44%。
  然后采用简便的两步水热法设计合成了一种在镍泡沫上原位生长的新型3DMn-Co-OH@Ni3S2/NF交联纳米片异质结构。SEM、TEM结果表明制备的3DMn-Co-OH@Ni3S2/NF交联纳米片异质结构形貌均匀、具有高比表面积和大孔道结构。循环伏安、恒电流充放电、电化学阻抗等电化学测试结果显示制备的电极材料电化学性能优异,具有高比容量(电流密度为3mA cm-2时为3163F g-1)和稳定的循环特性(1000次循环后保持3141F g-1,初始容量保持率为99%)以及优异的倍率性能(电流密度为从1mA cm-2升到30mA cm-2后,比容量仍有2071F g-1)。
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