鎳鈷基超級電容器電極材料

第1章 緒論

1．1 超級電容器的發(fā)展狀況

1．1．1 超級電容器的研究背景

1．1．2 超級電容器的發(fā)展簡史

1．2 超級電容器的分類及儲能機制

1．2．1 雙電層電容器（Double layer capacitor）

1．2．2 贗電容器（Pseudo-capacitor）

1．2．3 混合電容器（Hyid capacitor）

1．3 超級電容器電極材料

1．3．1 具有電容特性的碳材料

1．3．2 具有贗電容特性的金屬氧化物

1．3．3 具有贗電容行為的導(dǎo)電聚合物

1．4 超級電容器的性能特點

1．5 超級電容器的應(yīng)用

第2章 泡沫鎳模板法構(gòu)筑高性能超級電容器電極材料

2．1 背景

2．2 樣品的制備方法

2．2．1 三維分等級鳥巢狀NiS@Ni3S2電極材料的原位合成

2．2．2 三維分等級鳥巢狀Co9S8@Ni3S2材料的制備

2．2．3 三維網(wǎng)狀NiSe2@NiS復(fù)合材料的制備

2．3 結(jié)果與討論

2．3．1 鳥巢狀NiS@Ni3S2納米棒陣列材料的表征

2．3．2 陽離子交換法合成Co9S8@Ni3S2復(fù)合電極

2．3．3 陰離子交換法合成NiSe2@NiS復(fù)合電極

2．3．4 電化學(xué)性能測試

2．4 小結(jié)

第3章 利用泡沫鎳的高導(dǎo)電性提高電極材料電化學(xué)性能

3．1 分等級結(jié)構(gòu)NiSe微米球的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用

3．1．1 研究背景與意義

3．1．2 樣品的合成與制備

3．1．3 結(jié)果與討論

3．1．4 小結(jié)

3．2 高利用率α-Ni（OH）2的制備及其電化學(xué)性能研究

3．2．1 研究背景與意義

3．2．2 樣品的合成與制備

3．2．3 結(jié)果與討論

3．2．4 本節(jié)小結(jié)

3．3 α-Co（OH）2/α-Ni（OH）2異質(zhì)結(jié)的制備及其電化學(xué)性能研究

3．3．1 研究背景與意義

3．3．2 樣品的合成與制備

3．3．3 結(jié)果與討論

3．3．4 小結(jié)

第4章 基于泡沫鎳的高導(dǎo)電性及利用雙重離子置換提高電極材料電化學(xué)性能

4．1 三元Ni-Co-Se納米線的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用

4．1．1 研究背景與意義

4．1．2 樣品的合成與制備

4．1．3 結(jié)果與討論

4．1．4 小結(jié)

4．2 分等級Ni3S2/Co9S8/NiSe電極材料的制備與表征

4．2．1 研究背景與意義

4．2．2 樣品的合成與制備

4．2．3 結(jié)果與討論

4．2．4 小結(jié)

第5章 基于泡沫鎳良好柔韌性設(shè)計組裝卷繞式超級電容器

5．1 研究背景與意義

5．2 樣品的合成與制備

5．3 結(jié)果與討論

5．4 小結(jié)2100433B

《鎳鉆基超級電容器電極材料》是中原工學(xué)院材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、材料加工工程、高分子材料與工程專業(yè)碩士課程配套用書之一。目前在國內(nèi)還沒有一本完整的關(guān)于鎳鉆基超級電容器電極材料制備工藝、儲能原理及分析等方面的書籍。《鎳鈷基超級電容器電極材料》全面系統(tǒng)地介紹了作者利用泡沫鎳自身三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的機械強度、良好的導(dǎo)電性和柔韌性，借助先進的微納米制備技術(shù)，如原位生長、離子置換、異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑等，構(gòu)筑具有獨特電化學(xué)特性的鎳鉆基超級電容器電極材料的詳細工藝及電化學(xué)測試結(jié)果，專業(yè)實戰(zhàn)性強，實用價值高?！舵団捇夒娙萜麟姌O材料》圖文并茂、通俗易懂、操作性強。

《鎳鈷基超級電容器電極材料》可作為高等院校本?？粕把芯可鷮I(yè)教材及科技讀本，也可供儲能行業(yè)及功能微納米材料研發(fā)領(lǐng)域的科研技術(shù)人員參考資料。

根據(jù)生產(chǎn)工藝不同分為燒結(jié)鋁鎳鈷（Sintered AlNiCo）和鑄造鋁鎳鈷（Cast AlNiCo）。產(chǎn)品形狀多為圓形和方形。鑄造工藝可以加工生產(chǎn)成不同的尺寸和形狀；與鑄造工藝相比，燒結(jié)產(chǎn)品局限于小的尺寸，其生產(chǎn)出來的毛坯尺寸公差比鑄造產(chǎn)品毛坯要好，磁性能要略低于鑄造產(chǎn)品，但可加工性要好。在永磁材料中，鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度系數(shù)，工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表和其他應(yīng)用領(lǐng)域。

鋁鎳鈷（AlNiCo）是最早開發(fā)出來的一種永磁材料，是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構(gòu)成的一種合金。鋁鎳鈷永磁材料是20世紀30年代研制成功的。當(dāng)時，它的磁性能最好，溫度系數(shù)又小，因而在永磁電機中應(yīng)用得最多、最廣。60年代以后，隨著鐵氧體永磁和稀土永磁的相繼問世，鋁鎳鈷永磁在電機中的應(yīng)用逐步被取代，所占比例呈下降趨勢。

永久磁鐵鋁鎳鈷合金（Alnico）是一種鐵合金，除了鐵以外，還添加了鋁（Al）、鎳（Ni）、鈷（Co）以及少量其他增強磁性的成分。英文術(shù)語名“Alnico”是由三個主要添加物的元素符號合并而成。

鋁鎳鈷合金具有高矯頑性（coercivity），高居里溫度。鋁鎳鈷合金堅硬易脆，無法冷加工（cold work），必需是用鑄造或者燒結(jié)（Sintering）程序處理制成。鋁鎳鈷合金可以產(chǎn)生高達0.15特斯拉的磁場。舉一個中間性質(zhì)的各向異性鑄造鋁鎳鈷合金例子，Alnico-6的成分為8% Al、16% Ni、24% Co、3% Cu、1% Ti，其它都是Fe。Alnico-6的最大磁能積（BH_max）為3.9 megagauss-oesteds（MG·Oe），矯頑性為780 oersted ，居里溫度為860 °C，最高工作溫度為525 °C。

于1931年，日本材料專家Mishima發(fā)現(xiàn)了一種特定成分的鋁鎳鈷合金（58% Fe，30%Ni，12%Al），其矯頑性極高，是那時期最好的磁性鋼的兩倍。 在1970年代發(fā)現(xiàn)稀土磁鐵之前，鋁鎳鈷合金是最強的永久磁鐵材料。

鋁鎳鈷系磁鐵的優(yōu)點是剩磁高（最高可達1.35T）、溫度系數(shù)低。在溫度系數(shù)為-0.02%/℃時，最高使用溫度可達520℃左右。缺點是矯頑力非常低（通常小于160kA/m），退磁曲線非線性。 因此鋁鎳鈷磁鐵雖然容易被磁化， 同樣也容易退磁。