四氧化三鈷復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能.pdf

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1、傅曉燕等:碳?xì)饽z/四氧化三鈷復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能０６１１５文章編號:１００１Ｇ９７３１(２０１５)０６Ｇ０６１１５Ｇ０５?碳?xì)饽z/四氧化三鈷復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能傅曉燕１,梅軍１,２,劉昊２,劉西川２(１．西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,四川綿陽６２１０１０;２．中國工程物理研究院成都綠色能源與綠色制造中心,成都６１０２００)[６]摘要:采用電化學(xué)沉積法,以碳?xì)饽z(CA)為基O４,CuO,Fe２O３等,RuO２是導(dǎo)電性最好的,有較高底沉積氫氧化鈷(Co(OH)２),并熱處理制備碳?xì)饽谋热萘?但價格昂貴,

2、同時具有較高的表面電阻和電膠/四氧化三鈷(CA/Co３O４)復(fù)合電極材料.采用荷轉(zhuǎn)移電阻,特別是在高電流密度時會產(chǎn)生很大的內(nèi)XRD,SEM對樣品的結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行表征.采用阻,這使得功率密度和倍率性能都變得很差,且穩(wěn)定性循環(huán)伏安,恒電流充放電測試,交流阻抗測試對樣品的也較差,孔隙度難調(diào)控等.其中Co３O４因具有好的贗電化學(xué)性能進(jìn)行了表征和測試.研究結(jié)果表明,采用電容性能、低的價格、長期使用性能和好的耐腐蝕性等電化學(xué)沉積法制備的CA/Co３O４復(fù)合電極材料,在電優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為一種具有發(fā)展?jié)摿Φ某夒娙萜麟姌O材[７]流密度０

3、．５和５A(chǔ)/g時,其質(zhì)量比容量分別為１０２０和料.國內(nèi)外研究者對碳材料/Co３O４復(fù)合電極材料[８]６４６F/g.可見Co３O４的復(fù)合,能夠很大程度的提升電也做了一些研究.牛錛等采用微波溶劑熱法制備碳化學(xué)性能.納米管/四氧化三鈷復(fù)合電極材料,其比電容達(dá)到關(guān)鍵詞:電沉積;碳?xì)饽z;四氧化三鈷;超級電容３６９．５F/g,電荷傳遞電阻降為０．５Ω.LangJunwei[９]器等制備的四氧化三鈷/多壁碳納米管(Co３O４/中圖分類號:O６６４文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AMWCNT)復(fù)合的材料,在０．６２５A(chǔ)/g電流密度下,DOI:１０．３９６

4、９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１５．０６．０２４２mol/LKOH電解液中,質(zhì)量比容量達(dá)到４１８F/g.[１０]SongZhaoxia等用水熱法制備的Co３O４/氧化石墨１引言烯,在電流密度０．５~２．０A/g,質(zhì)量比容量超過４００F/g.[１１]超級電容器,是一種新型的儲能裝置,因其存儲容JiangJinhui等制備的納米花結(jié)構(gòu)的Co３O４/C有著量大,質(zhì)量輕,可多次充放電等優(yōu)點(diǎn)倍受科研人員的關(guān)較高的比容量,在掃描速率１mV/s和電流密度[１Ｇ２]注,是當(dāng)今世界各類電動系統(tǒng)的動力來源.目前,０．５A(chǔ)/g時,

5、比容量分別為３３０和８６５F/g.可見,碳材超級電容器的電極材料主要有以下３類:碳材料、金屬料與Co３O４復(fù)合,不但有助于提高電容性能,而且能夠[３]氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料.但是應(yīng)用最廣泛的有效的降低成本.還是廉價的碳材料,基于雙電層原理,在充放電過程的碳?xì)饽z(CA)是一種比較廣泛的用于超級電容中,不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),有著良好的循環(huán)穩(wěn)定性和較長的器的電極材料.有著較高的比表面積和良好的導(dǎo)電循環(huán)周期,但是其最大比容量和能量密度卻受到比表率,很適用于擴(kuò)大金屬氧化物的比表面積和電子電導(dǎo).面積和孔隙率的限制,普遍較低.金屬氧化

6、物電極材本文采用電化學(xué)沉積法,硝酸鈷,硝酸鈉混合溶液為電料,表現(xiàn)出優(yōu)秀的贗電容,表面的官能團(tuán),晶面的缺陷解液,在碳?xì)饽z電極上沉Co(OH)２,經(jīng)過退火處理可以提供優(yōu)良的氧化還原反應(yīng)中心,儲存大量的電荷.后,制備的碳?xì)饽z/四氧化三鈷復(fù)合材料.通過對樣可以發(fā)現(xiàn)在電極面積相同的情況下,贗電容通常是雙品結(jié)構(gòu)和形貌的觀察,以及循環(huán)伏安,充放電等測試對[４]電層電容１０~１００倍.但是金屬氧化物雖有著高比樣品的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究.[５]容量,高能量密度,但導(dǎo)電率普遍較低.考慮到碳材２實(shí)驗(yàn)料和金屬氧化物材料各自的優(yōu)點(diǎn),

7、人們發(fā)現(xiàn)將碳材料和金屬氧化物復(fù)合剛好能夠發(fā)揮最佳作用,是一種高２．１CA電極制備性能的復(fù)合電極材料.碳材料/金屬氧化物復(fù)合電極,以間苯二酚和甲醛為原料,NaOH為催化劑,經(jīng)溶碳材料不僅可以作為金屬氧化物的物理支撐,而且能膠Ｇ凝膠反應(yīng)、溶劑交換、常壓干燥和高溫碳化制備了[１２]夠提供電子傳輸渠道.同時金屬氧化物能夠提供較高碳?xì)饽z(CA).將CA與聚四氟乙烯乳液(PTFE,的比容量和能量密度.６０％),乙炔黑按質(zhì)量比８∶１∶１混合,加入無水乙醇,常見的金屬氧化物有RuO２,MnO２,NiO,Co３超聲０．５h,置于６０℃鼓

8、風(fēng)干燥箱中干燥１２h.將干?基金項(xiàng)目:國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(８６３計劃)資助項(xiàng)目(２０１３AA０５０９０５)收到初稿日期:２０１４Ｇ１１Ｇ２０收到修改稿日期:２０１５Ｇ０１Ｇ０６通訊作者:梅軍,EＧmail:meijun１２＠１２６．com作者簡介:傅曉燕(１９８８－),女,重慶人,在讀研究生,師承梅軍研究員,從事