鈷酸鎳納米結(jié)構(gòu)材料的合成及電化學(xué)性能研究

《鈷酸鎳納米結(jié)構(gòu)材料的合成及電化學(xué)性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)密號(hào)：S11072029級(jí)：湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文鈷酸鎳納米結(jié)構(gòu)材料的合成及電化學(xué)性能研究TheresearchofDreDarationandelectrochemicalpropeIrtiesoflnereSearCnOtpreparatIOnanQeleCtrOCnemlCalprOpenleSOINiC0204nanomaterialsByDuJunB．S．(ShanxiDatongUniVersity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegree

2、ofMasterofScience1nPhysicsintheGraduateschoolofHunanUniVersitySuperVisorProf．essorChenLibaoMay，2014湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立研究所取得的科研成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其它人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：紅霧日期：糾?年歲月印日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有保留

3、、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮影或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1．保密口，在——年解密后使用本授權(quán)書。2．不保密留。(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”)作者簽名導(dǎo)師簽名日期：刎≯年歲月2c1日日期：≯怍鄉(xiāng)月印日鈷酸鎳納米結(jié)構(gòu)材料的合成及電化學(xué)性能研究摘要隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的出現(xiàn)，開發(fā)清潔可再生資源和新能源是今后世界經(jīng)濟(jì)中最具有決定性影響的技術(shù)領(lǐng)域之一。鋰離子電池在具有工作電壓高、能量密度大、

4、循環(huán)壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、自放電率低和無污染等優(yōu)點(diǎn)，在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用并向電動(dòng)汽車、空間技術(shù)、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)展。進(jìn)一步提高性能和降低成本是鋰離子電池發(fā)展和改進(jìn)的主要方向，其關(guān)鍵在于開發(fā)高性能和低成本的電極材料。電化學(xué)電容器是一種新型的能源裝置，因其功率密度高和循環(huán)性能好等特點(diǎn)，不僅可以用于計(jì)算機(jī)等后備電源，還可以和鋰離子電池組合作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源系統(tǒng)，因此電化學(xué)電容器也是新型化學(xué)電源研究熱點(diǎn)。本論文概述了電化學(xué)電容器和鋰離子電池電極材料的最新研究進(jìn)展，并采用電化學(xué)沉積法制備出鈷酸鎳電極材料。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(T

5、EM)和X射線衍射(XRD)等測(cè)試方法對(duì)電極材料的形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用循環(huán)伏安法(CV)、恒流充放電和電化學(xué)阻抗(EIS)等測(cè)試方法對(duì)電極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。主要內(nèi)容概括如下：(1)以碳纖維布為基底，在硝酸鎳和鈷酸鎳的混合溶液中，用電化學(xué)沉積法制備了NiC0204納米片陣列，采用了XRD、SEM和TEM表征了電極材料的結(jié)構(gòu)和微觀形貌。XRD結(jié)果顯示材料的衍射峰與鈷酸鎳(JCPDSNo．73．1702)的標(biāo)準(zhǔn)峰相對(duì)應(yīng)。SEM分析結(jié)果表明電極材料呈相互交錯(cuò)的納米片陣列和這些納米片的厚度大約10nm。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)不僅提供了離子快速進(jìn)出電極表面通道，而且可以充分

6、利用電極材料的電活性位而發(fā)生氧化還原反應(yīng)。通過TEM進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，這些納米片是由許多納米小顆粒(直徑約為5nm)組成的。用循環(huán)伏安和恒流充放電等電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，所制地的鈷酸鎳電極材料展現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能，在電流密度為2～g時(shí)，其電極的比電容達(dá)到2506F儋，并且在10～g的電流密度下經(jīng)過3000次循環(huán)后，電極材料的容量能夠保持80％的初始容量，表明此電極材料高的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的電化學(xué)電容器電極材料。(2)將上述通過電化學(xué)沉積法制備出的鈷酸鎳納米片作為電極材料組裝成鋰離子電池進(jìn)行性能測(cè)試。通過循環(huán)伏安、

7、充放電性能測(cè)試及循環(huán)性能測(cè)試對(duì)其電化學(xué)性能作出分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)其具有出色的循環(huán)性能和良好的高倍率性能。在電流密度為200n認(rèn)／g時(shí)，首次放電容量為2147II認(rèn)h／g，其庫(kù)倫效率基本維持在99％，經(jīng)過50次循環(huán)后，容量仍然保持在1502InAh／g，具有良好的電Ⅱ碩士學(xué)位論文化學(xué)性能。這是因?yàn)殁捤徭嚰{米片一方面較大的比表面積提供大量的儲(chǔ)鋰位置，另一方面其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得鋰離子在其電解液中的滲透更加迅速和有利于循環(huán)的穩(wěn)定性。(3)在碳布上通過電化學(xué)沉積的方法制備出的石墨烯和鈷酸鎳的復(fù)合材料，并進(jìn)行材料的表征和電化學(xué)性能的測(cè)試，其結(jié)果表