泡沫镍表面原位生长纳米花锌钴氢氧化物电极材料及电化学性能研究
2021-05-13王立艳李英奇肖姗姗
无机盐工业 2021年5期
张 豪,王立艳,李英奇,肖姗姗,毕 菲,赵 丽
(吉林建筑大学,吉林省建筑节能技术工程实验室,吉林长春130118)
随着现代电子工业的迅猛发展, 化石燃料的枯竭以及环境问题的加剧,对高性能、轻盈、环保的储能设备的需求日益增加。 作为迅速崛起的一类储能设备,超级电容器(SC)因其高功率密度、快速充放电、超长使用寿命[1-3]以及低成本备受关注。 特别是依靠表面或近表面的快速氧化还原反应来储存电荷的赝电容电极材料, 它比电化学双电层电容器(EDLC)有着更高的电荷储存能力。但是赝电容也有一些缺点:如 RuO2[4-5]高昂的成本、MnO2[6-7]的低电导率、导电聚合物的低循环稳定性[8-9]等,这都限制了赝电容材料在电子产品及能源储存与转换中的大规模应用。因此,迫切需要电化学性能更加出色的赝电容电极材料。
层状双金属氢氧化物(LDH)作为具有代表性的二维材料,其化学通式一般为H2O],M2+、M3+分别为二价、三价金属阳离子,An-为层间阴离子, 通过调换金属阳离子和层间阴离子可以赋予它不同的电化学性质[10-12]。 LDH 具有高电化学活性、低成本以及环境友好等优点,因此被认为是颇具前途的电极材料。 LDH 有独特的二维层状结构,在其表面有大量的活性位点可以进行氧化还原反应,所以它具有高的能量储存密度,同时又兼具超级电容器的强大性能。
近来以LDH 作为超级电容器电极材料引起了研究人员的兴趣,例如:CoMn LDH[13]、NiCo LDH[14]、NiAl LDH[15]、CoAl LDH[16]等,但是 LDH 因其片状纳米结构极易团聚,会导致其表面积急剧下降,且LDH材料的电导率较低, 这也使其无法在过大的电流密度下正常工作。……
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