氢氧化镍 (Ni(OH)2)和氢氧化钴 (Co(OH)2) 等;2,导电聚合物[21-23],主要包括聚苯胺(PANI)、

聚噻吩(PT)、聚吡咯(PPY)及与其衍生物等。然而,在具备各自明显优点的同时,两种

电极材料却都有着其各自难以避免的缺点。对于主要取决于电极材料比表面积的双电层电容,虽然目前已有研究报道可制备出比表面积高达1000~ 4000 m2 g-1的碳系材料,但电解液完全渗透进入电极材料却难以保证,因此双电层电容只有100~ 400 F g-1 [24,25] ,从而导致双电层电容的能量密度依然有限。赝电容电极材料虽然拥有高于双电层电容的比电容和能量密度,但是法拉第反应过程速率相比于非法拉第吸附过程所需时间明显较长,因此赝电容的功率密度相对于双电层电容明显较低。此外,由于绝大多数过渡金属氧化物或氢氧化物的导电性较差,因此赝电容材料通常倍率性相对较差。另外,随着持续氧化还原反应和电化学掺杂脱掺杂的进行,赝电容材料中金属氧化物/氢氧化物较差的导电性以及导电聚合物较差的机械稳定性都导致各自不理想的循环稳定性和循环寿命。在众多超级电容器电极材料中,RuO2由于其作为电化学电容器电极材料时拥有优异的电容性能而被广泛研究,其具有优异的功率密度和比容量,但是其自然丰度低、具有毒性和价格昂贵等缺陷阻碍了其规模化生产及广泛应用[26]。因此,研究者们开始寻求并研究价格低廉、来源广泛且性能优异的其它过渡金属氧化物/氢氧化物来替代昂贵的RuO2。过渡金属氢氧化物,如Ni(OH)2由于其具有高理论容量、制备简单、无毒害等优点而作为超级电容器电极材料并得以广泛研究。然而,单一的氢氧化物导电性较差且循环稳定不理想,作为电极材料时通常不能满足储能器件的要求。因此,引入其他组分,如Co(OH)2,并组装形成具有特殊空间结构且拥有比单一组分金属氢氧化物电容量容量更高的双金属氢氧化物电极材料,双金属氢氧化物电活性物质中的两个单一组分都可以产生法拉第赝电容,从而都可以为电极材料比电容量的提升作贡献。此外,双金属氢氧化物作为电极材料时的导电率是单一金属氢氧化物的几倍到几十倍,进而可以获得单一金属氢氧化物无法实现的高的倍率性和循环性,最终展现出优异的性能。目前,通过材料的自组装提高工作电极的电化学性能成为了一种有前景的途径。因此,本论文就针对钴镍双氢氧化物电极材料制备方法以及电化学性能方面进行了进一步的研究,目的是寻求简单易操作的途径来制备获得电化学性能优异的钴镍双氢氧化物。论文网

1。4  钴镍双金属氢氧化物

   镍、钴金属的氢氧化物由于具有成本低廉、来源丰富、合成简单易操作以及比电容高等优点成为了用于电化学储能非常有前途的材料。然而不幸的是,大多数过渡金属氢氧化物的导电性较差,导致其作为电活性物质时倍率性较差[27] 。目前较为有效的途径是制备双金属氢氧化物电极材料。通过两种金属氢氧化物的自组装,可以显著提高电极材料的总导电率和电活性化合物的有效利用率。更重要的是,钴镍双氢氧化物自组装形成的特殊三维结构可改善结构完整性并增大电极材料和电解液的接触面积,从而使储存在层状结构空隙中的大量可变价阴离子可提供更多的电化学活性位点,最终使超级电容器具有较高的比电容性和循环稳定性。Jun P[28] 等人以六亚甲基四胺(HMT) 为表面活性剂制备出了比容量高达1734 F g-1(电流密度为6 A g-1时) 的泡沫镍基钴镍双氢氧化物,电流密度为30 A g-1时其比容量仍能达到1146 F g-1。Tao Y[29] 研究组通过模板法合成绒花状中空微球的钴镍层状双氢氧化物,当电流密度为1 A g-1时其比电容量可达2158。7 F g-1,5 A g-1时比其容仍然高达1965。6 F g-1。恒电流充放电测试时,充放电1500圈后该材料的比电容量仍能保留原来的97。5 %。钴镍层状双氢氧化物表现出的优异电化学性能使其成为具有前景的可选电极材料。

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