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钴酸镍基纳米材料在超级电容器中的研究进展

2021-07-28何广源陈学敏王雨婷李发堂张子健许文浩

化工进展 2021年7期
关键词:结构

何广源,陈学敏,王雨婷,李发堂,张子健,许文浩

(河北科技大学理学院,河北石家庄 050018)

随着能源危机与环境污染的日益严重,开发清洁能源的同时寻找灵活轻便、性价比高的能量转换与存储设备已经成为当今社会一大挑战。超级电容器作为一种储能设备,由于其功率密度高、循环寿命长,因此受到了广大研究者的关注[1-3]。超级电容器的储能性能与电极材料密切相关。一般来说,根据储能机理的不同,碳基纳米材料[4]主要用于双电层电容器,而过渡金属氧化物[5]、过渡金属硫化物[6]、过渡金属氢氧化物及导电聚合物[7]等材料主要作为赝电容器电极材料。在诸多赝电容电极材料中,钴酸镍纳米材料由于比单组分钴或镍的氧化物具有更小的电阻及更丰富的氧化还原反应,因此可表现出较为优异的电化学储能性能。为了提升NiCo2O4基电极材料的性能,人们进行了很多探索,也提出了较多有效的策略。本文主要讨论了近几年NiCo2O4基电极材料在其结构、储能机理、合成方法及改性方面的研究进展,并对NiCo2O4基电极材料未来的研究和发展前景进行了展望。

1 NiCo2O4的晶体结构与储能机理

1.1 NiCo2O4的晶体结构

NiCo2O4可以理解为Co3O4中的部分Co 元素被Ni元素取代所得到的产物[8],所以NiCo2O4的晶体结构与Co3O4的相同,都属于尖晶石型结构化合物。尖晶石结构通式可以表示为AB2O4,其中O 原子按照立方密堆积形式排列,其堆积产生的四面体空隙被二价金属阳离子占据,八面体空隙被三价金属阳离子占据[9-11]。……

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