IlrllfllllIlliUlllr8dlrlrl 硕士学位论文一一一……_______一 学科专业:垂塑坐差 作者姓名:堕塑 指导教师:重兰型塾塑 天津大学研究生院 2008年5月 超级电容器电极材料研究 Study OiltheElectrodeMaterialof Supercapacitor 学科专业:无机化学 研究生:原渊 指导教师:秦学副教授 天津大学理学院 二零零八年五月 摘要 超级电容器是一种性能介于传统电容器和化学电池之间的新型储能元件。与 传统电容器相比,超级电容器具有更高的能量密度;与化学电池相比,超级电容 器具有更大的功率密度。 目前,超级电容器的研究主要集中在高性能的电极材料的制备上。本文制备 了氢氧化镍、氧化镍和活性炭球作为电极材料,研究了它们的制备工艺和电化学 性能,并用X射线衍射、透射电镜对其进行了表征。本文的主要内容如下: 利用水热法合成了氢氧化镍,X射线衍射测试表明样品为B型。通过循环伏 安和恒电流充放电等方法对其电容性能进行了研究,结果显示氢氧化镍样品具有 良好的法拉第准电容特性,最大比容量为312.3 F/g,且经过多次循环后仍表现出 良好的电容性能。 利用制备的氢氧化镍前驱体,在300下热分解制备了氧化镍粉末。以氧化 镍粉末为活性物质制作工作电极,并利用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等 方法对其电容性能进行了研究。氧化镍电极以7mol/L的KOH溶液为电解质溶液, 在10mA/cm2的电流密度下充放电,其比容量为215.9F儋。 以蔗糖为前驱体合成了活性炭球,然后对合成的活性炭球进行高温活化。考 察了高温活化对活性炭球比容量的影响,研究了活性炭球比表面积和孔结构与活 性炭球电容性能的关系,并对活性炭球电极进行了电化学测试。测试结果表明, 高温活化后的活性炭球,比容量得到了显著的提高。 关键词: 超级电容器氢氧化镍氧化镍活性炭球 电化学性能 ABSTRACT Supercapaitors havebeen recongnized asnewelectrochemical energy storage deviceswhich performance betweenthe rechargeable batteries andthe typical dielectric capacitors.Thetypicalrechargeable batteries can providehigh energy densities,butthelow power densities.The typical dielectric capacitors can provide highpowerdensities,butthelow energy densities. Studiesonsupercapaitors aremainfocusonthe preparation highperformanceelectrodematerialsnow.With Ni(OH)2,NiO andactivatedcarbonballaselectrode materialsfor supercapacitors,this dissertation hasreasearchedontheelectrode materials perparation capacitiveproperty.The eletrodematerialshavebeen characterized byX-ray diffraction.transmissionelectron microscope.The main resultsarefollows. Ni(OH)2 IB-Ni(OH)2.Supercapacitorproperties were studied cyclicvoltammetryandconstant—currentcharge—recharge.Theexperimental resultsshow Ni(OH)2has typical Faradaycapacitorcharacteristics.Themaximumspecific capacitanceofNi(OH)2 is312.3 andithasgoodcyclingperformance. NiO powder preparedthroughthethermal decomposition 300"(2whichwasusedasaprecursor.The nickeloxideelectrodehasbeenfabricated andNiOas theactive material.Supercapacitorproperties werestudiedbycyclic voltammetryimpedancespectrum andconstant—current charge-recharge.Aspecific capacitance of215.6 wasachievedwhenusingnickeloxideelectrodeat currentdensity of10mA/cm2and7mol/L aqueous KOHasan electrolyte. Theactivatedcarbonballwas prepared fromsucroseandwasactivatedin hightemperature.The effect activatingtemperature onthe specificcapacitance activatedcarbonballWasstudied.Therelationship betweenthe porestructure,surface area andspecific capacitance activatedcarbon ball were discussed.The electrochemicalcharacterizationwasalsoconductedwith cyclicvoltammetryand impedance methods.Thereasultsshowthatthe specificcapacitance ofactivated carbonball obviously increasedafteractivation. KEY WORDS:SupercapacitorNickelhydroxide,Nickeloxide,Activated carbon ball,Electrochemicalperformance 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘鲎或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名:7承涨I 签字Fj期: 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨注盘堂有关保留、使用学位论文的规 定。特授权鑫盗盎堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。. (保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位沦文作者签名:厚班j 导师签名: 签字日期:C7孑年 第一章文献综述1.1