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Facile fabrication of core-shell Ni3Se2/ni nanofoams composites for lithium ion battery anodes

Journal of Materials Science & Technology 2020年第3期38卷 119-124页

作者： Zhongren Wang Quanbin Gao Peng Lv Xiuwan Li Xinghui Wang Baihua Qu Fujian Provincial Key Laboratory of Light Propagation and Transformation College of Information Science and EngineeringHuaqiao UniversityXiamen 361000China College of Physics and Information Engineering Institute of Micro-Nano Devices and Solar CellsFuzhou UniversityFuzhou 350108China Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology Xiamen UniversityXiamen 361000China

Due to the highly porous structure,large specific surface area,and 3 D interconnected metal conductive network,nanoporous metal foams have attracted a lot of attention in the field of energy conversion and storage,especially lithium-ion batteries,which are ideal for current collectors.In this work,we develop a facile approach to fabricate core-shell Ni3Se2/ni nanofoams composites.The Ni3Se2/ni composites make full use of both the advantages of metal conductive network and core-shell structure,resulting in a high capacity and superior rate performance.In addition,the composites can be directly converted into electrode by a simple mechanical compression,which is more convenient than traditional casting method.What’s more,this material and its structure can be extended to other devices in the field of energy conversion and storage.

关键词： Metal foams Ni3Se2 core-shell Structure Composites Lithium ion battery

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Facile synthesis of hierarchical ni_(3)se_(2) nanodendrite arrays for supercapacitors

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Journal of Materials Science & Technology 2020年第19期54卷 69-76页

作者： Licheng Zhao Ping Zhang Yanan Zhang Zhi Zhang Lei Yang Zhi-Gang Chen School of Materials Science&Engineering Sichuan UniversityChengdu 610064China Center for Nanoscale Characterization&Devices(CNCD) School of Physics&Wuhan National Laboratory for Optoelectronics(WNLO)Huazhong University of Science and Technology(HUST)Wuhan 430074China Centre for Future Materials University of Southern QueenslandSpringfieldQueensland4300Australia

Rational design has been widely used to develop high-performance metal selenides-based electrode materials for supercapacitors.In this study,we develop a facile one-step solvothermal approach to synthesize binder-free ni_(3)se_(2) nanodendrite arrays grown on nickel foam as advanced positive electrodes for supercapacitors.Our ni_(3)se_(2) nanodendrite arrays on nickel foam exhibit a specific capacitance of 1234 Fg^(-1)(3.70 F cm^(-2))at a current density of 1 Ag^(-1) and a great rate capability,which is benefited from the excellent electrical conductivity and unique hierarchical nano-dendritic structure.Furthermore,an asymmetric supercapacitor device was assembled using activated carbon as the negative electrode and the ni_(3)se_(2) nanodendrite arrays on nickel foam as the positive electrode,obtaining a high energy density of 22.3 W h kg^(-1) at a power density of 160.4 W kg^(-1).

关键词： Ni3Se2 Nanodendrite Binder-free Capacitance Supercapacitors

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Ni3Se2纳米线@NF一体化电极的构筑在高能量密度混合电容器的应用

Ni3Se2纳米线@NF一体化电极的构筑在高能量密度混合电容器的应用

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河南省化学会2020年学术年会

作者：李伟陈天琪李翱李婷婷岳红伟陈益峰黄保军娄晓杰许昌学院化工与材料学院

本研究借助一步水热反应,通过控制反应时间在泡沫镍表面原位构建了一种新型nise纳米线(niseNWs@NF),并深入研究了其在混合超级电容器上的储能性能。由于良好的电子传递能力和多孔分级结构,所制备的niseNWs@NF一体化电极在5 m A cm的电... 详细信息

本研究借助一步水热反应,通过控制反应时间在泡沫镍表面原位构建了一种新型nise纳米线(niseNWs@NF),并深入研究了其在混合超级电容器上的储能性能。由于良好的电子传递能力和多孔分级结构,所制备的niseNWs@NF一体化电极在5 m A cm的电力密度下的面积比容量高达2.6 C cm。即使电流密度增加到250 mA cm,其比容量仍保持在0.93 C cm,表现出优异的倍率特性。另外,组装的niseNWs@NF//AC混合超级电容器在功率密度为0.45 k W kg时,能量密度达到64.4 Wh kg;经过10000次循环后仍能保持初始容量的93.9%,表现出良好的循环稳定性。以上结果表明,niseNWs@NF是一种有前途的高性能混合电容器电极材料。

关键词： Ni3Se2 纳米线混合电容器

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过渡金属硫属化合物纳米阵列的构建及其在柔性混合超级电容器领域的应用

过渡金属硫属化合物纳米阵列的构建及其在柔性混合超级电容器领域...

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作者：顾永攀郑州大学

学位级别：硕士

随着全球经济的快速发展,新一代便携式和柔性电子产品的功率和能源需求不断增加,这促使人们在开发柔性、轻便和环保的储能设备上做了很多努力。在当前储能设备中,柔性固态超级电容器不仅具有高功率密度、超长的循环寿命,还具有体积较小... 详细信息

随着全球经济的快速发展,新一代便携式和柔性电子产品的功率和能源需求不断增加,这促使人们在开发柔性、轻便和环保的储能设备上做了很多努力。在当前储能设备中,柔性固态超级电容器不仅具有高功率密度、超长的循环寿命,还具有体积较小、重量轻、易于携带,且工作温度范围广等优点。然而,超级电容器较低的能量密度仍然是一个亟待解决的问题。通常来说,较宽的电压范围以及较高的比电容有利于获得高能量密度的电容器。混合型超级电容器因其结合了电池型材料和电容型材料的优点,能够使正负电极的性能相互协调补充,从而具备较宽的电压窗口和较高的比电容,能够实现高能量密度电容器的需求。因此,混合型超级电容器已经成为当前能源领域研究的热点。一般而言,超级电容器的电荷储存和能量转换与电极材料密切相关。因此,合理的设计和开发高电化学活性和高比容量的电极材料是实现高性能超级电容器的基础。在目前常规电极材料中,过渡金属化合物纳米阵列材料是极具发展前景的电极材料。该电极材料不需要额外添加粘结剂和导电剂、且能使电极材料最大化地参与电化学反应。因此,将过渡金属化合物有序纳米阵列电极应用到超级电容器上,更易形成重量更轻、体积更小、成本更低、性能更高的器件,这在未来储能应用(柔性、轻便、可穿戴)上有巨大的发展前景。据此,本论文采用化学液相方法合成了一系列形貌规则且具有优异电化学性能的电极材料,例如:ni S纳米线阵列电极;ni se纳米阵列电极;以及nise纳米线阵列电极材料。然后将这些纳米阵列电极与活性炭或多孔生物质炭材料分别作正负极材料组装柔性固态混合超级电容器,研究其在全电池体系下的电化学性能并评估其实际应用价值。具体研究内容如下:(1)基于ni S纳米阵列与活性炭组装的高性能固态混合超级电容器的储能特性研究通过一步溶剂热法合成了ni S纳米线阵列材料,当用作超级电容器的电极材料时可以实现较好的电化学性能。更重要的是,基于ni S纳米线阵列与活性炭组装的固态混合超级电容器可以实现0.355 m Wh cm的面能量密度。另外,该混合超级电容器还具有较好的循环寿命和较高的实用价值。(2)基于高比容量ni se纳米阵列和活性炭电极的柔性混合超级电容器的构建与储能特性以廉价易得的泡沫镍为基底材料,采用原位水热过程在泡沫镍上构筑类白玉菇状ni se纳米阵列。电化学测试表明,ni se纳米阵列具有较高的比容量、较低的电阻以及较好的循环性能。更重要的是,用商用活性炭作对电极,将ni se纳米阵列组装成柔性混合超级电容器。该柔性混合装置具有33 Wh kg的能量密度和90.3%的容量保持;同时也显示出显著的机械柔性和较高的商业价值。(3)基于两种具有不同储能机理电极材料的高效匹配用于构建高性能柔性混合超级电容器采用溶剂热法合成了电池型nise纳米线阵列材料,其比容量为132.4 m Ah g。另外,以玉米秸秆为原料,采用交联、活化方法制备比表面积高达2217.8 mg、比容量为112.5 m Ah g的多孔生物质炭材料。然后利用两个电极材料分别作正负极成功地组装了柔性混合超级电容器。该柔性混合器件具有38.8 Wh kg的能量密度,且具有优异的机械柔性和耐低温性能。

关键词： niS nise2 Ni3Se2 柔性混合超级电容器纳米阵列

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硒化物的制备及其在非对称超级电容器中的应用

硒化物的制备及其在非对称超级电容器中的应用

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作者：江司华侨大学

学位级别：硕士

近来,超级电容器(又可称为电化学电容器)作为储能界的一代新星而受到了强烈的关注,主要因其具有快速充放电、高的功率密度以及优异的循环性能等优势。虽然,相较于传统的二次电容及锂离子电池而言,超级电容器拥有更高的功率密度,但它的... 详细信息

近来,超级电容器(又可称为电化学电容器)作为储能界的一代新星而受到了强烈的关注,主要因其具有快速充放电、高的功率密度以及优异的循环性能等优势。虽然,相较于传统的二次电容及锂离子电池而言,超级电容器拥有更高的功率密度,但它的能量密度目前还停留在一个很低的水平。根据能量密度的计算公式E=1/2 CV可知,能量密度的大小与比电容和电位窗口有关,因此,本论文从这两个方面入手提高能量密度,主要进行的工作有:(1)通过电沉积法,以seO为se源,NaMoO·2HO为Mo源,在泡沫镍基底上生长二硒化钼(Mose)纳米片,并与活性炭(AC)组装成非对称超级电容器(ASC)。经测试,Mose电极的最高比电容为2192.4 F g(电流密度为1 A g)。以3 M KOH为电解质时,ASC可以在1.6 V的高电压稳定运行,最高能量密度为18.0 W h kg。并且Mose//AC ASC在5000次充放电循环后电容保持90.59%。(2)采用简便的一步水热法,以seO为se源,泡沫镍为基底和ni源,NaBH为还原剂,在泡沫镍上原位生长硒化镍(nise)纳米片。NaBH:seO的最佳摩尔比为4:1。最优条件下制得的nise与AC组装成ASC。通过表征与测试,nise电极在1 A g的电流密度下具有854 F g的高比电容。以3 M KOH为电解质时,ASC可以在1.6 V的高电压稳定运行,最高能量密度为18.0W h kg。此外,nise//AC ASC表现出优异的充放电稳定性,5000次循环后电容保持率达到91.11%。nise电极的优异性能主要归因于nise的赝电容和ni泡沫的3D结构。(3)采用简便的一步水热法,以seO为se源,TeO为Te源,泡沫镍为基底和ni源,水合肼为还原剂,在泡沫镍上原位合成nise、niTe和niTe/nise。niTe/nise表现出优异的电化学性能,在电流密度为1 A g时具有2176.5 F g的高比电容。与AC组装成的niTe/nise ASC可以在3 M KOH电解液中以1.6 V的高电压稳定运行,并且在功率密度为799.8 W kg时具有46.6 W h kg的卓越能量密度。并且,niTe/nise//AC ASC具有非常好的充放电稳定性(5000次循环后电容保持96.3%)。

关键词：非对称电容器赝电容 Mose2 Ni3Se2

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