nico2o4的孔结构调控及其电容性能研究(附件)
超级电容器具有比传统锂离子电池更加突出的储能能力。在影响超级电容器电容性的因素中，电极材料的性质对电容性能的影响较大。孔结构材料作为影响电容性能的主要因素之一，近年来备受科研工作者的关注。本论文主要以多孔钴酸镍为研究对象，考察材料的孔结构对其电容性能的影响。利用简单的化学沉淀法制备钴镍铝氢氧化物，在热强碱条件下去除氢氧化铝，干燥后对其进行煅烧形成一定孔结构的钴酸镍，对所得材料进行多种手段的表征和电容性能的测试。结果如下将镍盐、钴盐按照12的摩尔比混合后，通过加入不同物质的量的铝盐和一定量的碳酸钠，制备5组不同的钴镍铝氢氧化物。在不同的温度、浓度、反应时间下，通过热强碱溶液的浸泡制备各种形貌、不同孔径大小和比表面积的多孔钴酸镍材料。3.测试结果表明铝盐的浓度、反应温度、反应时间对钴酸镍的表面形貌、孔的性能和电容性均有影响。当镍盐和钴盐的摩尔比为12时，加入0.05 mol/L的铝盐制得氢氧化物后，将其在80°C，4 mol/L的NaOH溶液中加热搅拌12小时后，再将其在450°C的马弗炉中煅烧300分钟，制得的介孔材料具有良好的电容储存性能。当充放电的电流密度1 A?g-1时，材料的比电容可达1900 F?g-1。关键词 超级电容器，多孔材料，钴酸镍，化学沉淀法，电容性能
目 录
1 引言 1
1.1 超级电容器的概述 1
1.2 钴酸镍的制备方法 7
1.3 选题依据和主要研究内容 8
2 实验部分 10
2.1 主要试剂及操作仪器 10
2.2 实验步骤 11
2.3 “三废”治理方案 15
3 结果与分析 16
3.1 结构分析 16
3.2 制备参数对样品形貌的影响（SEM分析） 16
3.3 制备参数对样品比表面积和孔结构的影响（BET分析） 20
3.4 电化学性能测试 22
结 论 28
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
伴随着第二次工业革命的开始，近一个世纪以来，人类社会在经济、科技方面取得了巨大进步，但随之而来的是人类对于传统化石燃料的巨大需求和化石燃料储量日益减少的不对等 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
关系的恶化，这最终将加剧环境污染问题。因此，各国科研工作者在强调加快发展速度的同时，也强调对新能源的开发利用并注重环境的保护。风能、太阳能、化学能作为备受关注的新能源正处于开发实验阶段，完全应用于社会实践中的科技还不纯熟。在这其中，与其他清洁能源相比，化学能作为可方便获取并加以利用的非自然能源，自然而然受到众多研究者的青睐，将其充分利用并广泛应用于人们日常生活所需的电池中是其作为研究对象最重要的目的之一。因此，开发出具有高能量密度，高电容性及强储电能力的新型储能装置将成为未来电池发展方向的重要突破口。在这之中，超级电容器在已具备雏形的新型储能装置中占有重要地位。正是因为具备了传统锂离子电池所没有的更快的充放电速度、更高的功率、更长的循环寿命，超级电容器的出现就显得尤为重要。同时，超级电容器也因具有对环境友好的的特点而成为绿色储能装置的代表[1]。
超级电容器的概述
电容器原理
电容器的正负极分别连在两块金属板上，两块金属板之间的填充物我们称之为电介质；而电池的正负极由隔膜纸、绝缘层、盖帽的组成，相对于电容器来说较为繁琐。电容器的基本构成可与基础化学中的电解池类似。电容器所能容纳电荷本领的大小叫做电容，用字母表示，电容与电荷量(Q)及两板之间电势差(U)的关系如下：
/
在平行板电容器中，上式可表示为
/
介电常数随着两板间填充物质的不同而改变，k为静电力常量，S为两板正对面积，d为两板间距离。从上面的表达式中我们可以看出，电容与两板间距离成反比，会随两板距离的增大而减小；引入其他电介质将会提高电容器的电容大小增大；两板的正对面积的大小也会影响电容的大小[2]。
超级电容器简介
超级电容器又称为电化学电容器，是基于亥姆霍兹界面双层理论的一种介于化学电池与常规电池之间的新型储能装置，其主要依靠双电层和氧化还原反应形成的赝电容来储存电能。超级电容器完善了传统电容器的缺点，提高了功率密度，使其具有快速充放电能力，拉长其循环使用寿命，因为工作温度范围更宽，扩大了其适用场所；优化脉冲性能；因为超级电容器的环保性，对环境几乎无害。与化学电池相比较，其具备更高的比功率，且对环境也友好，在一定程度上缓解了由传统电池引起的环境污染问题[3]。通过下表1.1的比较，超级电容器的优点较为显著。
表1.1 超级电容器和电池性能比较表
性能
电池
传统电容器
超级电容器
放电时间
0.3 3 h
106 103 s
1 30 s
充电时间
1 5 h
106 103 s
1 30 s
功率密度(kW/kg)
50 20
>10000
1000 2000
能量密度(kW/kg)
20 100
< 0.1
1 10
循环寿命（次）
500 2000
> 500000
> 100000
充电/放电效率
0.70 0.85
~ 1
0.90 0.95
超级电容器因其具有高效性、实用性、环保性，有着巨大的市场潜力和应用价值。根据上表对照我们可以看出，超级电容器可以在瞬间释放特大电流并拥有较快的充放电速度，这一特点完美契合当今社会对电子产品拥有较快的充电速度的需求，是未来电池研发过程中重点应用的一个特性。超级电容器因为这些显著的特点受到人们的重视并拥有广泛的应用范围，目前在电子通讯、国防军事、新能源交通等众多领域已受到重视。除在日常生活中备受关注，超级电容器因其工作范围宽可以在恶劣环境中使用这一显著特性，超级电容器也已成为替代二次电池的辅助储能设备开始应用。在引言部分我们介绍到风能、太阳能作为新能源也受到广泛研究应用，通过只是了解我们知道，风能和太阳能的发电设备可以与超级电容器相结合而形成新新功能设备，这是充分利用超级电容器工作范围宽的又一实例，目前已在气象探测、野外观测等专业设备得到应用。
超级电容器的原理及分类
超级电容器的种类有以下表格中的几种，见表1.2
表1.2超级电容器的分类
分类标准
电容器类型
储能机理
双电层电容
目 录
1 引言 1
1.1 超级电容器的概述 1
1.2 钴酸镍的制备方法 7
1.3 选题依据和主要研究内容 8
2 实验部分 10
2.1 主要试剂及操作仪器 10
2.2 实验步骤 11
2.3 “三废”治理方案 15
3 结果与分析 16
3.1 结构分析 16
3.2 制备参数对样品形貌的影响（SEM分析） 16
3.3 制备参数对样品比表面积和孔结构的影响（BET分析） 20
3.4 电化学性能测试 22
结 论 28
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
伴随着第二次工业革命的开始，近一个世纪以来，人类社会在经济、科技方面取得了巨大进步，但随之而来的是人类对于传统化石燃料的巨大需求和化石燃料储量日益减少的不对等 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
关系的恶化，这最终将加剧环境污染问题。因此，各国科研工作者在强调加快发展速度的同时，也强调对新能源的开发利用并注重环境的保护。风能、太阳能、化学能作为备受关注的新能源正处于开发实验阶段，完全应用于社会实践中的科技还不纯熟。在这其中，与其他清洁能源相比，化学能作为可方便获取并加以利用的非自然能源，自然而然受到众多研究者的青睐，将其充分利用并广泛应用于人们日常生活所需的电池中是其作为研究对象最重要的目的之一。因此，开发出具有高能量密度，高电容性及强储电能力的新型储能装置将成为未来电池发展方向的重要突破口。在这之中，超级电容器在已具备雏形的新型储能装置中占有重要地位。正是因为具备了传统锂离子电池所没有的更快的充放电速度、更高的功率、更长的循环寿命，超级电容器的出现就显得尤为重要。同时，超级电容器也因具有对环境友好的的特点而成为绿色储能装置的代表[1]。
超级电容器的概述
电容器原理
电容器的正负极分别连在两块金属板上，两块金属板之间的填充物我们称之为电介质；而电池的正负极由隔膜纸、绝缘层、盖帽的组成，相对于电容器来说较为繁琐。电容器的基本构成可与基础化学中的电解池类似。电容器所能容纳电荷本领的大小叫做电容，用字母表示，电容与电荷量(Q)及两板之间电势差(U)的关系如下：
/
在平行板电容器中，上式可表示为
/
介电常数随着两板间填充物质的不同而改变，k为静电力常量，S为两板正对面积，d为两板间距离。从上面的表达式中我们可以看出，电容与两板间距离成反比，会随两板距离的增大而减小；引入其他电介质将会提高电容器的电容大小增大；两板的正对面积的大小也会影响电容的大小[2]。
超级电容器简介
超级电容器又称为电化学电容器，是基于亥姆霍兹界面双层理论的一种介于化学电池与常规电池之间的新型储能装置，其主要依靠双电层和氧化还原反应形成的赝电容来储存电能。超级电容器完善了传统电容器的缺点，提高了功率密度，使其具有快速充放电能力，拉长其循环使用寿命，因为工作温度范围更宽，扩大了其适用场所；优化脉冲性能；因为超级电容器的环保性，对环境几乎无害。与化学电池相比较，其具备更高的比功率，且对环境也友好，在一定程度上缓解了由传统电池引起的环境污染问题[3]。通过下表1.1的比较，超级电容器的优点较为显著。
表1.1 超级电容器和电池性能比较表
性能
电池
传统电容器
超级电容器
放电时间
0.3 3 h
106 103 s
1 30 s
充电时间
1 5 h
106 103 s
1 30 s
功率密度(kW/kg)
50 20
>10000
1000 2000
能量密度(kW/kg)
20 100
< 0.1
1 10
循环寿命（次）
500 2000
> 500000
> 100000
充电/放电效率
0.70 0.85
~ 1
0.90 0.95
超级电容器因其具有高效性、实用性、环保性，有着巨大的市场潜力和应用价值。根据上表对照我们可以看出，超级电容器可以在瞬间释放特大电流并拥有较快的充放电速度，这一特点完美契合当今社会对电子产品拥有较快的充电速度的需求，是未来电池研发过程中重点应用的一个特性。超级电容器因为这些显著的特点受到人们的重视并拥有广泛的应用范围，目前在电子通讯、国防军事、新能源交通等众多领域已受到重视。除在日常生活中备受关注，超级电容器因其工作范围宽可以在恶劣环境中使用这一显著特性，超级电容器也已成为替代二次电池的辅助储能设备开始应用。在引言部分我们介绍到风能、太阳能作为新能源也受到广泛研究应用，通过只是了解我们知道，风能和太阳能的发电设备可以与超级电容器相结合而形成新新功能设备，这是充分利用超级电容器工作范围宽的又一实例，目前已在气象探测、野外观测等专业设备得到应用。
超级电容器的原理及分类
超级电容器的种类有以下表格中的几种，见表1.2
表1.2超级电容器的分类
分类标准
电容器类型
储能机理
双电层电容
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