钴酸钠及其掺杂电极材料的超级电容性能研究.pdf

《钴酸钠及其掺杂电极材料的超级电容性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、STUDYONPROPERTIESOFSODIUMCOBAITATEANDITSDOPINGELECTRODEMATERIALSFORELECTROCHEMICALCAPACITORS乃DissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByZhangLeiSupervisor：Prof．HongweiTangMay,2014摘要超级电容器，也叫做电化学电容

2、器，因其自身的特性被介于传统电容器和蓄电池之间，形成了一种新型的储能元件，并且同时具有了电容及电池的各自部分特点，所以自20世纪90年代以来受到人们的广泛关注，并达到了它的快速发展研究时期。电极材料的选择对于超级电容器来说是重中之重，它的重要性不言而喻，近些年，超级电容器的电极材料有了很多的研究硕果，这是因为人们深入的探讨和研究。本文是采用了溶胶凝胶法合成出了NaxC0204(x=1．0，1．2，1．4，1．6，1．8，2．0)、Nal．6C0204掺杂Ca、Nal．6C0204掺杂Ni的三种首次运用于超级电容器的新型电极材料；所制备的样品通过扫描电镜和X射线

3、衍射进行形状和结构的测试和表征；并采用了循环伏安法以及恒电流充放电的方法对制备的样品的电化学性能进行了全方位的测试和研究。本文研究方法和结论如下：(1)采用了溶胶凝胶法合成了纳米级的NaxC0204(x=1．O，1．2，1．4，1．6，1．8，2．0)六种样品，并在此基础上对比了所制备出六种样品的电化学性能和物理性质，发现Nal．6C0204的电性能最好，更适合作为超级电容器的电极材料。所制备的六种钴酸钠材料均为层状结构。电化学测试结果表明：在6mol／LNaOH水系电解液中，O．25．0．7V的电位范围内，Nal．6C0204电极材料在六种样品中无论是比电容

4、还是循环性能表现都最佳，不仅具有最高放电比容量为413F／g，而且还拥有优良的循环性能，200次循环周期后，放电比容量下降12％，库伦效率除了前几次电极活性未被完全激活而引起的库伦效率的较低，其后库伦效率均保持在97％。(2)通过溶胶凝胶法合成了掺杂钙离子质量分数分别为1％、3％、5％Ca的Nal．6C0204材料，并对其进行了电性能研究，发现掺杂钙离子明显改善了原材料Nal．6C0204的循环稳定性能，其中当掺杂的钙离子的质量分数为3％时，放电比容量为215F／g且在500次循环后放电电容仅损失1．4％，其稳定性能和放电比容量在三个掺杂量中为最佳，更适合作用

5、于超级电容器。(3)通过溶胶凝胶法制备出了掺杂镍离子质量分数为1％、3％、5％、7％的Nal．6C0204材料，并对其进行了电性能研究，发现掺杂镍离子有效改善了原材料Nal．6C0204的循环稳定性能，其中当掺杂的镍离子的质量分数为3％时，虽然放电比容量有所下降为296F／g，但循环性能稳定性较五个样品中为最佳。T关键词：超级电容器，电化学性能，NaxC0204，掺杂Ca，掺杂NiABSTRACTSupercapacitors，alsocalledElectrochemicalcapacitors，becauseitisanewtypeofenergystor

6、agecomponentbetweenconventionalcapacitorsandbatteriesare，andhavethecharacteristicsofcapacityandbatteries，SOpeopleattentionsincethe1990s，andreacheditsperiodofrapiddevelopment．Thechoiceofelectrodematerialsforsupercapacitorsisatoppriority，itsimportanceisself-evident，inrecentyears，peopl

7、einthesupercapacitorelectrodematerialshadextensivelystudied，andsomeresearchresultsateobtained．Inthispaper，thesynthesisofNaxC0204(x=1．0，1．2，1．4，1．6，1．8，2．0)，Nal．6C0204dopedCaandNal．6C0204dopedNiwerepreparedbysol·gelmethod，andappliedtothesupercapacitoraselectrodematerialsforthefn'stti

8、me．Thestructureandt