| 题名 | 高电导率金属磷化物电极材料的制备及储能特性研究 |
| 作者 | 胡玉梅 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 孔令斌 ; 刘卯成 |
| 关键词 | 超级电容器 金属磷化物 电子导电性 电化学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 电极材料作为超级电容器最主要的因素之一已经受到研究者们的广泛关注。本文综述了超级电容器各类电极材料的研究进展,并在这些电极材料的基础上提出了金属磷化物这样一种具有高电导率的新型类金属型合金电极材料。对于充放电过程来说,材料具有高的导电性有利于大电流充放电过程中电子的快速转移,从而使得电极材料具有良好的倍率性能。本课题采用不同的制备方法合成了不同种类的金属磷化物电极材料并研究其储能特性。本课题遵循单金属磷化物-双金属磷化物-复合物材料为主线的研究路线,研究了电子导电性、材料本征结构、元素摩尔比等因素对电化学性能的影响规律。主要研究内容如下:一、采用液相合成法,以乙酰丙酮镍、十八烯为原料,在油胺和氮气环境中首先合成树枝状Ni3C前躯体,在这个反应体系基础上加入一定量的三辛基膦制备了不同结晶态的磷化镍(Ni2P、Ni7P3、Ni12P5)电极材料。Ni2P继承了Ni3C前躯体的树枝状结构,Ni7P3和Ni12P5则表现为均匀分散的团簇状结构,这种结构提供了大的比表面积有利于提高材料的比容量。通过线性扫描伏安曲线可以定性的分析材料的导电性,结果显示三种磷化镍的导电性远远高于氧化镍,甚至高于石墨。电化学性能结果显示Ni2P具有最高的比容量(745 C g-1),而Ni12P5具有最优异的倍率性能。为了考察磷化镍电极材料在实际应用中的储能特性,分别以磷化镍为正极,活性炭为负极组装了非对称电容器,其中AC//Ni2P电容器具有最高的比容量(239.5 C g-1)和能量密度(53.2 Wh kg-1)。二、采用水热法合成了一系列具有不同Ni/Co理论摩尔比的磷化镍钴电极材料(NixCo2-xP),并对他们进行结构表征。研究表明:制备的磷化镍钴材料均为颗粒结构,其中NiCoP样品的颗粒结构分布较为均匀,并且颗粒与颗粒之间存在大量的空隙,这种结构便于电解液的穿梭,使得电荷存储较为容易。电化学结果显示,随着Ni/Co摩尔比的增加,磷化镍钴电极材料的比容量先增大后减小,当Ni/Co摩尔比为1:1时,即NiCo P样品达到最优异的电化学性能。将Ni CoP作为代表性样品进行研究,结果表明NiCoP具有很高的本征电导率,它的容量可达571 C g-1,具有比单品磷化钴（Co2P）和磷化镍（Ni2P）更优异的电化学性能。为了考察NiCoP在实际应用中的储能特性,以NiCoP为正极活性炭为负极组装了非对称电容器,AC//NiCoP电容器的容量可达164 C g-1,同时具有优异的循环性能和高的能量密度。三、采用化学沉淀法合成了Ni2P/Co3V2O8复合材料。研究了Ni2P:Co3V2O8摩尔比对复合物电化学性能的影响。研究表明:制备的复合材料为纳米颗粒状结构,较小的Co3V2O8颗粒包裹着较大的Ni2P颗粒。这种结构不仅阻止了Co3V2O8颗粒的团聚,而且形成了不同尺寸的空隙有利于电解液离子的浸润。电化学结果表明随着Ni2P量的增多,复合材料的容量先增加后减小,当Ni2P:Co3V2O8摩尔比为0.8:0.2时材料具有最优异的电化学性能。由于Ni2P作为导电添加剂存在,复合材料在一定程度上改善了Co3V2O8的导电性,并且兼具了Ni2P的高比容量与Co3V2O8的优异的倍率性能和循环性能。为了考察Ni2P/Co3V2O8复合材料在实际应用中的储能特性,以Ni2P/Co3V2O8为正极活性炭为负极组装了非对称电容器,AC//Ni2P/Co3V2O8电容器实现了一个大的电位窗口（1.7 V）,比容量可达206.5 C g-1,能量密度可达40.2 Wh kg-1。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92534]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡玉梅. 高电导率金属磷化物电极材料的制备及储能特性研究[D]. 2017. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论