超级电容器正极材料氢氧化镍扩试工艺与性能研究

admin · 发表于 2023-9-29 12:08:13

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本论文采用电化学共沉积法在水体系中制备掺杂了Co(OH)2的纳米Ni(OH)2电极。在课题组前期实验的基础上详细研究了电解液组分、沉积电流密度、沉积时间等工艺参数对制备Ni(OH)2电极材料的影响规律，获得了电沉积制备纳米Ni(OH)2电极材料的最佳工艺条件。利用XRD、SEM和EDS等测试技术对Ni(OH)2电极材料的物相、晶粒尺寸、微观形貌和组成成分进行了表征；通过循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗谱等手段研究了Ni(OH)2电极的电化学性能，并测试了C/Ni(OH)2超级电容器的比电容。XRD和EDS分析表明，所得产物为掺杂α-Co(OH)2的α-Ni(OH)2；SEM测试显示其粒子是由纳米片或纳米线组成的三维有序类花状结构，这种结构增大了活性物质与电解液的接触面积，使化学反应更加充分，因此大大提高了活性物质的利用率和放电比电容。而电化学测试发现，电沉积制备掺杂Co(OH)2的α-Ni(OH)2的最优工艺条件为：Ni(NO3)2溶液中掺杂10-15 mol% 的Co(NO3)2，沉积溶液pH为6.0-6.8，沉积电流密度为21-24 mA∙cm-2，沉积时间为1 h。在此条件下制备的掺杂Ni(OH)2电极在6 mA∙cm-2恒流充电至1.4 V，6 mA∙cm-2恒流放电至0.7 V的充放电制度下，比电容在400 F∙g-1以上且具有较好的重现性。采用上述最佳工艺参数同时制备多片Ni(OH)2电极材料并组装成超级电容器并测试其性能。结果表明：在同等条件下，实验样品做成的电容器电容量比高达科技开发有限公司现有产品容量大2.2倍，内阻接近。此类型号超级电容器在工业上应用广泛。此外，我们对电沉积溶液的寿命、稳定性及维护等进行了相关研究。最后，通过对Ni(OH)2中掺杂Co(OH)2的作用机理研究，发现Ni(OH)2中掺杂Co(OH)2后，电极具有更好的氧化还原稳定性，而且提高了其质子扩散系数和降低了扩散阻抗；还发现Co(OH)2的加入提高了Ni(OH)2电极的放电电位和氧气析出过电位，同时降低了充电电位。

超级电容器正极材料氢氧化镍扩试工艺与性能研究

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