卤离子调控的镍钴基电极材料生长及电容影响研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0695

摘要/Abstract

摘要：

超级电容器是很有发展潜力的电化学储能器件，其性能主要取决于电极材料。利用水热法，通过改变加入的卤离子（F^-、Cl^-、Br^-）种类，可以简便地对镍钴（NiCo）基超级电容器电极材料的形貌、物相以及化学组成进行调控。由X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等表征结果可知，F^-诱导生成纳米片支撑纳米线阵列，成分为稳定的NiCo LDH结构；Cl^-/Br^-诱导生成纳米线，成分为碱式碳酸钴。从电化学测试结果可知，形貌和晶型对电化学性能有显著的影响。其中Cl^-调控的电极在120 ℃下反应3 h时，其形貌为纳米线，晶型偏向无定形，此时性能最优；在2 mA/cm²电流密度下不仅具有最大的面积比电容2 940 mF/cm²，且该电极与负极活性炭组装的器件具有1.8 V的大电压窗口和优异的循环稳定性。

关键词: 形貌, 卤离子调控, 水热法, NiCo基, 超级电容器

Abstract:

Supercapacitors are potential electrochemical energy storage devices whose performance depends on electrode materials.The morphology，phase and chemical composition of NiCo-bsaed supercapacitor electrode materials could be easily controlled by hydrothermal method by changing the kinds of added halogen ions（F^-，Cl^-，Br^-）.The results of X-ray diffraction（XRD） and scanning electron microscopy（SEM） showed that nanosheet?support?nanowire arrays with a stable NiCo LDH structure were synthesized by the induce of F^-，nanowires and the main ingredient Co₂（CO₃）（OH）₂·H₂O were synthesized by the induce of Cl^- or Br^-.The electrochemical results indicated that the morphology and crystal shape had significant influence on electrochemical performance.The performance was optimal at Cl^- doping and reaction at 120 ℃ for 3 h，under this condition，the morphology was nanowires，and the crystal form changed into amorphous structure.The best sample not only exhibited a maximum specific capacitance of 2 940 mF/cm² at 2 mA/cm²，but also the devices assembled with the electrode and cathode activated carbon had a voltage window of 1.8 V and exhibited an excellent cycling stability.

Key words: morphology, halogen ions regulation, hydrothermal treatment, NiCo-based, supercapacitor

中图分类号:

TQ138.1

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图/表 8

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表1

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