【摘 要】
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超级电容器因为其功率密度高、循环寿命长等优点得到越来越多的使用,同时其安全性问题也得到了更多的关注。全固态电容器不使用液态电解质可以有效提高安全性,但是由于固体电解质离子转移速率较低,需要对电极材料进行选择和结构设计。本文选取三聚氰胺海绵为主体材料制备三维碳框架,并使用水热法和沉淀再溶解法制备钴酸镍和碳框架的复合材料,针对材料的结构、形貌、储能性能进行表征探究。研究中发现,三聚氰胺海绵在氮气氛围下
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超级电容器因为其功率密度高、循环寿命长等优点得到越来越多的使用,同时其安全性问题也得到了更多的关注。全固态电容器不使用液态电解质可以有效提高安全性,但是由于固体电解质离子转移速率较低,需要对电极材料进行选择和结构设计。本文选取三聚氰胺海绵为主体材料制备三维碳框架,并使用水热法和沉淀再溶解法制备钴酸镍和碳框架的复合材料,针对材料的结构、形貌、储能性能进行表征探究。研究中发现,三聚氰胺海绵在氮气氛围下的最佳煅烧温度是500℃。使用浸泡法、水热法分别制备得到石墨烯负载的三聚氰胺海绵框架,浸泡法制备得到的框架碳化后性能更高,在1 A g-1的电流密度下,具有84.25 F g-1的比容量。通过水热法制备了钴酸镍/碳化框架复合材料,通过正交实验得到各因素对材料储能的影响。最佳制备工艺为:水热温度120℃,水热反应6小时,钴镍盐摩尔质量比2:1。最佳工艺制备的样品在纤维连接处出现少量薄片堆叠,整个钴酸镍负载层呈三维立体连结状态。复合材料在1 A g-1的电流密度下,比容量为1237.6 F g-1,当电流密度增大到20 A g-1的电流密度时,电容保持率为83.5%。使用研磨、二次水热的方式将微米级钴酸镍转换为纳米尺度,通过沉淀溶解再生长的方式制备得到NCO/GNCF新型复合材料,该复合材料在1 A g-1的电流密度下具有1576 F g-1的质量比电容,并且在大倍率充放电过程中容量损失率较低。在10 A g-1的电流密度下循环5000圈后仍具有93.1%的容量保持率,是一种倍率性能良好且循环稳定性强的复合电极材料。组装成的非对称全固态电容器NCO/GNCF\\AC在1 A g-1的电流密度下具有73.9 F g-1的容量,在功率密度达到560 W kg-1时的能量密度为21.02 Wh kg-1,在功率密度为7 k W kg-1时的能量密度为13.61 Wh kg-1。
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