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稀有金属材料与工程 2016年第S1期45卷 165-167页

作者：潘国祥陈健胡双双林凯顾佳黎曹枫湖州师范学院浙江湖州313000 浙江工业大学浙江杭州310032

采用氧化沉淀法制备了Ni/Mn摩尔比为2:1、3:1、4:1的3种镍锰水滑石,通过粉末X射线衍射、红外光谱和热重-差热分析等手段对合成的样品进行结构表征。研究结果表明,采用氧化沉淀法成功制得了不同摩尔比的镍锰水滑石,且所制得的水滑石结构... 详细信息

采用氧化沉淀法制备了Ni/Mn摩尔比为2:1、3:1、4:1的3种镍锰水滑石,通过粉末X射线衍射、红外光谱和热重-差热分析等手段对合成的样品进行结构表征。研究结果表明,采用氧化沉淀法成功制得了不同摩尔比的镍锰水滑石,且所制得的水滑石结构完整、晶相单一。将水滑石前驱体在200℃以下煅烧,并不会使其层状结构发生改变。在400℃及以上的温度下煅烧,水滑石的层间结构将会被破坏,逐步形成尖晶石相的金属氧化物。

关键词：镍锰水滑石氧化沉淀法热分解

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插层及硫化改性无粘结剂镍锰水滑石电极结构及性能研究

插层及硫化改性无粘结剂镍锰水滑石电极结构及性能研究

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作者：程焱辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

电极材料是超级电容器中最为关键的部分,显著影响着超级电容器的性能。众多电极材料中,水滑石因具有高的理论容量、易于合成且具有可观的能量密度和功率密度,已成为极具发展前景的电极材料。然而水滑石自身导电性较差,制浆涂覆制备电极... 详细信息

电极材料是超级电容器中最为关键的部分,显著影响着超级电容器的性能。众多电极材料中,水滑石因具有高的理论容量、易于合成且具有可观的能量密度和功率密度,已成为极具发展前景的电极材料。然而水滑石自身导电性较差,制浆涂覆制备电极方法中粘结剂的电子绝缘性和无电化学活性等多种因素制约了水滑石电极材料的性能发挥。在导电基底上制备无粘结剂的电极成为了解决问题的有效途径。本文以泡沫镍为基底生长无粘结剂镍锰水滑石电极,并研究层间距和硫化改性对电极结构、形貌及电化学性能的影响,以进一步优化电极性能。采用水热法在泡沫镍上生长镍锰水滑石,研究反应体系中十二烷基磺酸钠的添加量对电极结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,随着添加量的增加样品的结晶度下降,而层间距、生长质量和生长层厚度均呈现出先增加后减小的变化趋势,形貌由散乱的薄纳米片阵列转变成规整较厚的纳米片阵列。当添加量为4 mmol时,样品的层间距和生长质量均达到了最大值,在5 m A·cm的电流密度下获得了6311 m F·cm的面积比电容,在50m A·cm的电流密度下5000圈循环后仍保有57%的初始容量。组装的非对称超级电容器在1 A·g电流密度下的比电容为97 F·g,在10 A·g电流密度下10000圈循环后容量保持率为85%,并且获得了35 Wh·kg的能量密度和11362 W·kg的功率密度。将上一步电化学性能最佳的样品作为前驱体,通过硫化改性进一步提高电极的电化学活性和电化学导电性,探究硫化时间对电极结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,随着硫化时间延长,样品的层间距变小,结晶度再次下降达到一个稳定值。样品逐渐失去原有清晰规整的片层形貌,并且生成了硫化物,同时样品的比表面积逐渐增大。硫化改性3 h的样品在5 m A·cm的电流密度下获得了9111 m F·cm的面积比电容,电流密度为100m A·cm时仍有5346 m F·cm的面积比电容。组装的非对称超级电容器在1 A·g电流密度下的比电容为133 F·g,在10·A·g电流密度下10000圈循环后容量保持率高达102%,并且获得了48 Wh·kg的能量密度和9632 W·kg的功率密度。该论文有图31幅,表6个,参考文献133篇

关键词：无粘结剂电极镍锰水滑石插层硫化超级电容器

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柠檬酸钾活化甘草基多孔碳的制备、改性及电化学性能研究

柠檬酸钾活化甘草基多孔碳的制备、改性及电化学性能研究

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作者：周倩云石河子大学

学位级别：硕士

随着新能源的兴起,以电池、燃料电池和超级电容器等为主的能源储存转化装置成为开发和研究的主流。相比于传统电容器和充电电池,超级电容器具有更高的功率密度、更强的温度耐受性以及更长的使用寿命。废弃生物质衍生碳由于比表面积高、... 详细信息

随着新能源的兴起,以电池、燃料电池和超级电容器等为主的能源储存转化装置成为开发和研究的主流。相比于传统电容器和充电电池,超级电容器具有更高的功率密度、更强的温度耐受性以及更长的使用寿命。废弃生物质衍生碳由于比表面积高、孔径结构丰富、热稳定性好等优点,成为双电层电极材料的主选对象。但生物质衍生碳电极材料能量密度较低、且比电容有限,引入金属化合物或进行杂原子修饰可增加碳电极材料的活性位点、改善导电性及润湿性,从而整体提升生物质衍生碳作为电极材料的电化学性能。因此,首先提出了一种绿色合成废弃生物质衍生多孔碳的方法,然后以制备的甘草基多孔碳为基底,通过负载镍锰水滑石、硫掺杂两种策略优化甘草基多孔碳作为电极材料的电化学性能。取得以下研究结果:(1)以柠檬酸钾为活化剂一锅法制备甘草基多孔碳(CKs),发现柠檬酸钾以及热解温度、热解时间都对CKs的比电容产生显著影响。甘草药渣在600°C碳化2小时,制备的甘草基多孔碳(CK-600-2h)具有较高的比表面积(402.42 m g)和丰富的孔径分布,在0.5 A g时产生了221F g的比电容。组装的对称超级电容器在0.5 A g时提供了7.57 Wh kg的能量密度。(2)针对碳材料比电容低、能量密度低的问题,进一步设计了水热法合成甘草基多孔碳负载镍锰水滑石复合材料。在Ni/Mn比例为4,水热温度为90°C,反应12 h制备的复合材料(CNML)的比电容在1 A g时为1376 F g,在10 A g时能够保持到708 F g,循环2000圈之后的比电容保持30%,且电化学反应阻值为0.752Ω(是同条件下纯镍锰水滑石的0.42倍)。以上结果说明CNML复合材料较好的保持了碳材料高导电性及纯镍锰水滑石高比电容的性质。(3)针对甘草基多孔碳负载水滑石复合材料倍率性能及循环稳定性差的问题,开发了一步溶剂热法合成双金属硫化物复合材料(CSNMLs)。通过调控硫脲浓度获得性能最优的CSNML-4电极材料展现了1436 F g的比电容,10 A g下进行2000圈的循环稳定性达到60%,比未掺杂的CNML提升了30%。组装的不对称超级电容器在0.5 A g表现出222.84 F g的比电容、79.23 Wh kg的高能量密度以及优良的电化学稳定性(10 A g下循环2000次保持81%)。这些结果表明,高温热解柠檬酸钾活化甘草基多孔碳是一种有效的合成电极材料方法,利用金属化合物及杂原子掺杂修饰很好地提升了电极材料的电化学性能。该方法为以生物质衍生碳为基底制备复合电极材料提供了新思路。

关键词：甘草药渣多孔碳镍锰水滑石硫掺杂超级电容器

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