文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
超级电容器NiO及其复合材料的制备与电化学性能
姓名:孟祥云
申请学位级别:硕士
专业:无机化学
指导教师:刘恩辉
20080520
摘要
超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件。与传统静电
电容器相比,超级电容器具有更高的能量密度;与电池相比,具有更大的功率密
度。超级电容器具有瞬间释放大电流、充放电效率高、循环寿命长等特点。在移
动通信、信息技术、消费电子、电动汽车、航空航天和国防科技等领域具有重要
和广阔的应用前景,在世界范围内引起了极大关注。国外已经有相应的产品在电
动汽车上得到了运用,国内的研究则刚刚起步,因此开展超级电容器的研究对促
进我国电动汽车事业的发展具有很大的意义。我们以化学沉淀法合成出NiO材料
及NiO基复合材料,采用了X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、恒流充放电、交
流阻抗、热分析等测试手段,以NiO超级电容器电极材料为研究对象,对其进行
结构表征和电化学性能测试,筛选出各方面性能俱佳的NiO基材料。通过这些研
究工作,得到以下结论:
用化学沉淀法以β-环糊精为模板制备的NiO及NiO/AB复合材料,研究发现
掺杂AB可以提高材料的导电性,循环可逆性和比容量;而以β-环糊精为模板制
备的材料又进一步提高了产品的循环可逆性和比容量。以β-环糊精为模板制备
的复合材料的比容量达到240 F·g-1,循环伏安曲线接近于矩形,相对于文献中关
于氧化镍的报道,是一个新的突破。
通过化学沉淀法制备的氧化镍/膨胀石墨的复合材料,研究发现不同的热处
理条件对材料的形貌和电化学性能均有影响。经过二次膨胀的复合材料具有更小
的颗粒粒度,更大的比表面积,电化学性能测试表现的更好,拥有更大的比容量,
经过二次膨胀的复合材料的比容量为160 F·g-1,而未经过二次膨胀的比容量为115
F·g-1,%。
以纳米二氧化硅为载体用化学沉淀法制备出的氧化镍,相对其他体系制备的
氧化镍,颗粒粒径大,达到微米级,而其他体系均为纳米级,但是分散性比其他
体系高,容量较氧化镍/膨胀石墨高。通过添加不同二氧化硅:氧化镍质量比的二
氧化硅,发现当二者的质量比为1:1时,产品具有更小的粒径,分散性更高,极
化更小,等效串联电阻和电荷传输电阻更小,具有更优的性能,更适合做超级电
容器电极材料。

关键词:超级电容器;镍氧化物;复合材料;化学沉淀法;电化学性能
I
Abstract
Supercapacitors have been recognized as unique energy storage devices which have
higher energy density than conventional capacitors, and higher power density and
longer cycle life than batteries, filling the gap between conventional dielectric
capacitors and batteries. They can release large discharge current instantly. Based on
the above, the promising application of supercapacitors in the fields such as mobile
munication, information technology, consumer electronics, electric vehicle,
aviation&aerospace, and military force, have been attracting more and more attention
throughout the world. Now supercapacitors have e a hotspot in research, and in
many countries other than China, supercapacitors have been essfully used in
electric vehicles. There isn't any report on applicable supercapacitors techniques or
products in our country. For all purposes, it's very important to have study on