【摘 要】
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超级电容器是重要的存储能源的器件之一,具有快速充放电、多次循环使用等优点。电极材料的改进是超级电容器性能提高的重要手段之一。钴基纳米材料作为超级电容器的活性材料,具有较高的理论比电容、经济环保。但钴基硫化物材料循环稳定性较差,钴基氧化物材料导电性较差。本文主要研究如何改善钴基硫化物和氧化物的弊端,进而提高活性材料的电化学性能,制备出高化学性能的超级电容器。本文设计制备了新颖的3D的CoS/NiCo
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超级电容器是重要的存储能源的器件之一,具有快速充放电、多次循环使用等优点。电极材料的改进是超级电容器性能提高的重要手段之一。钴基纳米材料作为超级电容器的活性材料,具有较高的理论比电容、经济环保。但钴基硫化物材料循环稳定性较差,钴基氧化物材料导电性较差。本文主要研究如何改善钴基硫化物和氧化物的弊端,进而提高活性材料的电化学性能,制备出高化学性能的超级电容器。本文设计制备了新颖的3D的CoS/NiCo2S4和S-Co3O4-F,分析探究材料的电化学性能。具体包括以下内容:（1）制备双壳层纳米笼状CoS/NiCo2S4。该材料不仅可以具有高的理论容量、高的活性面积和丰富交错的孔道,还具有ZIF-67保留下的稳定骨架结构和衍生出的双壳层空腔结构。在三电极体系中,该电极活性物在1 A/g的电流密度下,容量为1230 F/g,且在3 A/g的电流密度下GCD循环9000圈,初始电容的保持率仍能达到76.6%,体现出该材料优异的电化学性能。组装固态非对称器件,器件在功率密度为702 W/kg时,能量密度高达31.6 W h/kg;在7056 W/kg的高功率密度下,该器件可保持16.5 W h/kg的能量密度。（2）制备硫掺杂Co3O4纳米花（S-Co3O4-F）电极材料。S-Co3O4-F直接生长在泡沫镍基底上,降低了电极材料与基底的界面阻力。硫的掺杂提高了氧化物的导电性,有利于电子传输。纳米花状S-Co3O4-F使得活性位点数量增加,质量比电容得到了很大的提升。将制备的电极材料在三电极体系下测试,在1 A/g的电流密度下该材料表现出1424 F/g的高质量比电容。且在电流密度为3 A/g时进行8000次循环后,S-Co3O4-F仍可以保持初始电容的83.7%,体现出该材料优越的循环稳定性。组装全固态非对称超级电容器,器件在18.6 W h/kg的能量密度下表现出了8024 W/kg的高功率密度。在29.6 W h/kg的高能量密度下,也可以保持804 W/kg的功率密度。
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