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纳米多孔镍基复合膜的制备及电化学性能

作　者: 方文斌
导　师: 王建明
学　校: 浙江大学
专　业: 化学
关键词: 电化学电容器合金-去合金化纳米多孔复合膜比容量氢氧化镍
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电化学电容器又称超级电容器,是一种新型能量储存装置,由于其具有较高的功率密度和较长的循环寿命以及较高的能量密度,近来已经成为研究的热点。电极材料是影响电化学电容器性能的重要因素。氢氧化镍因具有价格低廉、电化学性能优良而越来越受到关注。本论文主要采用电化学方法制备多孔镍复合膜电极,并考察了其电化学性能。通过共沉积法得到的Ni-Zn镀层,在1 mol·L-1的KOH溶液中施加适当的阳极电位选择性溶解Zn,可以得到多孔镍膜。采用循环伏安法对多孔镍在1 mol·L-1的KOH溶液中进行阳极氧化处理,可以得到多孔结构的镍基复合膜电极。应用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)和循环伏安扫描、恒电流充放电测试对所制备的膜电极的物理性质及电化学性能进行了表征。SEM、XRD和循环伏安扫描的测试结果表明,所制备的多孔复合膜由Ni、Ni(OH)2、NiOOH和少量残留的Ni5Zn21合金组成。所制备的复合膜电极在10 mV·S-1的扫描速率下给出了566 F·g-1的比电容值,并具有较好的容量保持率及循环稳定性。通过对共沉积法得到的Ni-Zn合金在一定温度下热处理一定的时间,对热处理后的合金镀层进行相同的去合金化与循环伏安阳极氧化处理,获得了纳米多孔结构的复合膜电极。SEM、XRD和循环伏安扫描的测试结果表明,热处理促进了不同金属间的热扩散程度,温度越高,所制得的复合膜的粒径越小,比表面积越大。经200℃、300℃热处理2h得到的复合膜电极在10 mV·s-1的扫描速率下分别给出了639F·g-1和913F·g-1的比电容值；1000次充放电循环后容量保持率分别92%和95%。而当热处理温度升高到400℃时,由于此时电极表面生成致密的ZnO膜,使得该电极的比容量反而急剧减小。同样,增加热处理时间也可促进金属间的热扩散程度,在300℃热处理4h得到的复合膜电极给出了1211 F·g-1的比电容值。经热处理后制得的多孔镍复合膜,在恒电流充放电测试下均具有较好的容量保持率及循环稳定性。

纳米多孔镍基复合膜的制备及电化学性能

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