镍钴系金属氧化物及其复合物的控制合成及电化学性能研究.pdf

镍钴系金属氧化物及其复合物的控制合成及
电化学性能研究



重庆大学硕士学位论文
（专业学位）


学生姓名：刘晓莉
导师姓名：张育新 教授
学科类别：工程硕士（材料工程）



重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一八年五月
Control Synthesis of Nickel - Cobalt Based
Metal Oxides and Their Composites and
Electrochemical Performances

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for
Professional Degree

By
Liu Xiaoli

Supervised by Prof. Zhang Yuxin
Specialty: ME (Material Engineering)


College of Materials Science and Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
May 2018
重庆大学硕士学位论文 中文摘要

摘 要

随着现代社会经济的快速发展人类生活水平不断提高，同时传统化石燃料燃
烧带来的能源消耗和环境问题也日益严重，因此发展可再生能源及清洁能源已经
成为必然趋势。然而太阳能、风能或波浪等可再生能源产生的电力是间歇性的，
不能直接输出使用，因此用于平衡电力变化的大容量储能设备对于扩大新型能源
的实际应用至关重要。高性能储能设备不仅可以用于电动车（EV）、电子医疗设
备等大型设备，还可以作为谷歌眼镜等小型可穿戴电子设备的电源，在方便人类
生活的同时大大减少温室气体的排放。其中，超级电容器（电化学电容器）作为
一种高效能量储存/转化装置是缓冲电网能量供应的有效解决方案。
超级电容器由于具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长及安全特点，
因此比锂离子电池等储能装置在显示出更好的特性。一般而言超级电容器的电极
材料有三类：金属氧化物、碳材料和导电聚合物。
通常过渡金属氧化物的比电容较高且稳定性好，比电容值可达到碳材料的 10
〜100 倍，稳定性也明显优于导电聚合物。其中三元过渡金属氧化物（Ternary
transition metal oxide, TTMO）具有一些独特优点，因为它们包含有至少两种过渡金
属离子和一种或多种电化学活性/非活性离子，可以促进电化学氧化还原反应的进
行。本文研究了镍钴系金属氧化物及其复合物的可控制备，利用 TTMO 的协同效
应电容可以提高电位窗口、电导率、反应活性及稳定性。具体的研究内容如下：
采用水热合成法，在 纳米线表面负载 NiCo2O4 纳米线用作超级电
容器电极材料。通过调整实验制备参数可以很好地控制复合材料的形貌和物理化
学性能。由于 与 NiCo2O4 晶体均