摘要: 电极材料是制约超级电容器电化学性能的关键因素，制备容量高、稳定好、价格低廉和环保的电极材料是促进电容器实际应用和发展的首要目标。二元氧化物钴酸镍(NiCo2O4)，因其环境友好、资源丰富、价格低廉和其结构、形貌多样性等特点，成为作为能量存储... 展开 电极材料是制约超级电容器电化学性能的关键因素，制备容量高、稳定好、价格低廉和环保的电极材料是促进电容器实际应用和发展的首要目标。二元氧化物钴酸镍(NiCo2O4)，因其环境友好、资源丰富、价格低廉和其结构、形貌多样性等特点，成为作为能量存储系统中电极材料研究的新热。 在本文中，首先通过三嵌段共聚物——P123作为生长调控剂，研究了P123浓度以及反应条件对NiCo2O4形貌以及电化学性能的影响。实验发现不同P123浓度对NiCo2O4的形貌的影响很大，其中在水浴条件下，P123浓度为5％时得到了近似透明的圆形纳米片，在1A/g电流密度下电容值可达623F/g，当电流密度增至10A/g时，容量保持率为60％;而当在水热条件下，晶体生长能力增强，P123对NiCo2O4的生长调控与反应条件对NiCo2O4晶体生长的调控二者之间存在竞争作用，此时不添加P123得到的海胆状的NiCo2O4电化学性能最好，在1A/g电流密度下电容值可达740F/g，当电流密度增至10A/g时，容量保持率为59％。 其次，为了改善NiCo2O4电极材料的倍率特性，同时免去传统电极制备过程中添加的粘结剂，本实验通过化学浴沉积然后烧结的方法将连续自支撑碳管膜与NiCo2O4复合制备NiCo2O4/CNT自支撑膜电极。实验得到的核壳结构的NiCo2O4/CNT纳米结构复合膜保持了以CVD法纺出的连续碳管膜的柔性、多孔的特点，极大提高了NiCo2O4的导电性，并且，碳管的加入还有效防止了NiCo2O4之间的团聚。实验还发现，碳管负载量和碳管酸处理时间对复合材料的结构和性能都有影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)可以观察到复合结构中保留了原碳管膜的3D网络结构，并且在最佳的NiCo2O4/CNT复合结构中，每根碳管上都被粒径仅5nm的球形NiCo2O4纳米颗粒均匀且单层包覆。该复合结构在三电极测试系统1A/g电流密度下电容值可高达828F/g，在20A/g高电流密度下，电容值仍然能够保持近80％，展现出了良好的倍率特性;甚至该复合材料在5A/g大电流密度下循环3000圈之后，容量保持率超过99％，展现出了优异的循环稳定性。另外为了进一步评估NiCo2O4/CNTs自支撑膜电极实际的应用，实验以NiCo2O4/CNTs和商用活性炭分别作为正负极制备非对称型超级电容器(NiCo2O4/CNTs//AC)，并从二电极体系测试结果可知，当NiCo2O4/CNTs//AC能量密度为28.58Wh/kg时，功率密度为0.7kW/kg，当能量密度为14.18Wh/kg时，功率密度为14.18kW/kg。 收起