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NiCo_2O_4复合电极材料的制备及其超电性能研究

近年来,许多发达国家和发展中国家都将超级电容器项目作为国家重点研发

项目并成功应用在电力、工业、汽车、轨道交通、军事航天领域、智能电子产品

等领域中,在燃油经济性和环保方面取得了明显的效果。电极材料是超级电容器

性能的重要影响因素。

由于过渡金属氧化物通常有着较高的理论比电容,大量的研究将过渡金属氧

化物作为超级电容器的活性电极材料。目前,大多数研究制备的电极材料在性能

方面存在着一些不足,无法满足实际应用的需求。

为此,本研究分别制备了具有高比表面积、高比电容量和高能量密度的

NiCosub2/subOsub4/sub及其复合电极材料。具体内容如下:（1）本文

采用水热法分别制备了NiCosub2/subOsub4/sub、

NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub和

NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub纳米颗粒。

经过结构和形貌测试证明二者均有标准的晶体形态。通过各种结构和形貌的

表征能够证明NiCosub2/subOsub4/sub与两种不同的过渡金属氧化物

复合成功。

BET分析表明NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub复合电

极材料的比表面积要大于NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub,

比表面积分别为65.25msup2/sup/g和40.56msup2/sup/g。为研究电

极材料的超级电容器性能,分别在三电极系统和二电极系统中对制备的电极材料

进行了测试。

（2）通过三电极测试系统发现

NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub和

NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub复合电极材料均有优异的

超级电容器性能。测试结果表

明,NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub和

NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub复合电极的质量比电容在

5mAcmsup-2/sup的电流密度下分别为1162.9Fgsup-1/sup和1849.9F

gsup-1/sup。

在3000次循环充放电性能测试中,二者的电容保留率分别为其初始的95.4%

和92.1%。实验结果证明了将NiCosub2/subOsub4/sub与不同的过渡金

属氧化物进行复合能够大大提高电极材料的超级电容器性能。

（3）为了进一步促进超级电容器的应用进程,本研究分别将

NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub和

NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub复合电极材料用作正

极,AC作为负极组装了二电极系统并对进行了电化学性能测试。测试结果表

明,NiCosub2/subOsub4/sub@TiOsub2/sub//AC和

NiCosub2/subOsub4/sub@MoMnOsub4/sub//AC二电极系统在5A

gsup-1/sup的电流密度下的比电容分别为255.9Fgsup-1/sup和279.7F

gsup-1/sup,同时二者也均有较高的能量密度:在4.0kw/kg时,能量密度分

别为91.0wh/kg和99.5wh/kg。

本研究制备的NiCosub2/subOsub4/sub及其复合电极材料具有较

大的比表面积、较高的能量密度和优异的电化学性能,是适用于超级电容器电极

材料的合适的电极材料,而且具有良好的应用潜力和发展前景。