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为了满足清洁能源不断增长的需求,发展电化学储能成为一个非常重要的研究方向。具有高理论比容量和广泛应用的氢氧化镍是一种理想的研究对象。但是受较差导电性和电化学反应中离子迁移的影响,其实际容量和快速充放电的性能仍较差。本论文发展了一种利用镍基配合物作为镍源,低温自生长制备超细尺寸氢氧化镍的方法,使用此方法制备得到了氢氧化镍/活性炭复合材料、氢氧化镍/碳纤维布复合材料、氢氧化镍/氧化铁复合材料,另外用破配位沉淀法制备了氢氧化镍,探索了晶格结构对电化学储能性能可能的影响作用。详细研究内容如下: 1.高分散超细氢氧化镍/活性炭复合材料制备及储能性能 利用氢氧化镍的氨基配合物可溶性盐作为前驱体,通过低温蒸干溶剂的方法在活性炭表面制备了高度分散的超细氢氧化镍。超细尺寸的氢氧化镍表现出了优异的电化学储能性能。循环伏安法测试单电极在20mV/s扫速下比容量可达到2949F/g。利用该材料组装的纽扣型超级电容器展现出非常杰出的循环稳定性,经过5000次充放电循环后仍保持高于88%容量。 2.直接生长的氢氧化镍/碳纤维布复合电极及其储能性能 以Ni(NH3)6(OH)2作为镍源,通过直接生长的方法在碳纤维布表面合成氢氧化镍,制备无粘合剂的氢氧化镍/碳纤维布复合电极。氢氧化镍与碳纤维布直接接触有利于电子的传输,展现出了很高的比容量和优异的倍率性能,20mV/s扫速下也能保持1795F/g。这种复合电极具有很好的柔性,在可穿戴电子设备、柔性电子器件等领域具有非常广阔的应用前景。 3.氢氧化镍/氧化铁复合材料制备及不对称超级电容器性能 通过沉淀法制备出10~30nm的α-Fe2O3纳米颗粒,并利用所发展的低温自生长法制备了氢氧化镍/氧化铁复合材料,研究了复合物中Ni(OH)2含量对其复合材料结构和储能性能的影响。20%氢氧化镍负载量的复合材料在5mV/s扫速下可以达到1107F/g的比容量。组装的不对称电容器,在40A/g的电流密度下对其充电5s,可以使红色LED灯工作10分钟。 4.氢氧化镍的破配位沉淀法制备及性能研究 用破配位沉淀法制备了薄片层的氢氧化镍,研究了碱量对氢氧化镍结构和电化学储能性能的影响。结果表明随着碱量的增加氢氧化镍的(100)晶面比例增多,比容量增加。发现了晶面与储能性能间可能的关系,氢氧化镍(100)晶面可能为电化学储能性能相关的相对优势晶面,该结果对相关储能材料的结构设计和合成具有非常重要的意义。