使用傳統(tǒng)的水解方法制備氫氧化鎳膠體,在300℃下進(jìn)行燒結(jié)處理后得到具有特殊微結(jié)構(gòu)及表面特性的超細(xì)氧化鎳材料。電化學(xué)方法證明該材料制備的電極具有典型的電容性能,“準(zhǔn)電容”比容量達(dá)240F/g以上,優(yōu)于普通的雙電層電容器活性炭電容材料比容量。恒流充放電實(shí)驗(yàn)證明使用該材料制備的電容器具有良好的大電流充放電性能以及循環(huán)壽命,是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)能器件.
電化學(xué)電容器具有優(yōu)良的脈沖充放電性能以及傳統(tǒng)物理
電容器所不具有的大容量儲(chǔ)能性能,在高能脈沖激光器中的應(yīng)用已經(jīng)引起人們廣泛注意。同時(shí),因其儲(chǔ)存能量大、質(zhì)量輕、可多次充放電而被人們用作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的備用電源。隨著環(huán)保型電動(dòng)汽車研究的興起,電化學(xué)電容器與鉛酸電池及其他電池配合使用組成復(fù)合電池,應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電源啟動(dòng)系統(tǒng)。電化學(xué)電容器在電動(dòng)汽車啟動(dòng)和爬坡時(shí)快速進(jìn)行大電流放電;在正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電;在剎車時(shí)快速儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬間大電流。這可以減少電動(dòng)車輛對蓄電池大電流放電的限制,大大延長蓄電池的循環(huán)使用壽命,提高電動(dòng)汽車的實(shí)用性。由于電化學(xué)電容器具有以上的優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用,自60年代以來就開始對使用各種活性炭作為電極材料的“雙電層”電化學(xué)電容器(ultracapacitor)的廣泛研究。近幾年來,對借助于活性物質(zhì)表面法拉第反應(yīng)形成“準(zhǔn)電容”進(jìn)行能量儲(chǔ)存的另一種電化學(xué)電容器——“超電容器”(supercapacitor)的研究又引起了科研工作者的注意?！俺娙萜鳌彪姌O材料利用鋰離子或質(zhì)子在材料的三維或準(zhǔn)二維晶格立體結(jié)構(gòu)中的儲(chǔ)留達(dá)到儲(chǔ)存能量的目的。雖然其充放電特性與雙電層電容器極其相似,但其儲(chǔ)能機(jī)理與活性炭材料表面的二維吸附有較大的差別。因此超電容器在具有大電流連續(xù)充放電性能的同時(shí),還具有普通雙電層電容所不具有的大容量。以RuO2等貴重金屬氧化物為電極材料的超電容器已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域[1],但是RuO2等金屬昂貴的價(jià)格限制其更加廣泛的應(yīng)用。Conway指出其他一些廉價(jià)金屬氧化物也具有同類功能[2],這些氧化物包括Co3O4[3],MoO2和WO3以及聚合物等,已經(jīng)有了數(shù)篇關(guān)于NiOx電容電極材料的報(bào)道。電化學(xué)方法和化學(xué)方法制備都有人做了嘗試[6～8]。文獻(xiàn)[6]中報(bào)道的NiOx電極材料單電極比電容已經(jīng)達(dá)到了256F/g。俄羅斯的ESMA公司和ELIT公司分別研制、生產(chǎn)了以氧化鎳作為電極材料的超級電容器,循環(huán)壽命高達(dá)萬次以上。ESMA公司的產(chǎn)品已經(jīng)作為莫斯科一條街道上的公共汽車的動(dòng)力電源投入實(shí)用。本文介紹筆者利用醋酸鎳水解法制備了多孔氧化鎳電極并首次研究了它的大電流充放電性能和循環(huán)壽命,實(shí)驗(yàn)證明作為超電容電極材料,多孔氧化鎳具有令人滿意的性能。
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