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超大容量赝电容器氧化镍电极材料的研究

作　者: 何莉
导　师: 陈艾
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 赝电容器／氧化镍电极／电化学反应
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
下　载: 273次
引　用: 2次
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内容摘要

超大容量赝电容器是一种性能介于电池和传统电容器之间的新型高功率储能器件，它的质量电容密度比双电层电容高10-100倍。赝电容有其独特的反应机理。本研究用电化学阴极沉积法在镍片上制备了氧化镍超大容量赝电容电极材料，由此形成的电容密度达40mF/cm~2。研究发现电解液浓度、沉积温度和加热温度是影响膜电容性能的主要因素。一定浓度的钴掺杂会显著提高电容量和大电流充放电时电容的稳定性。本文讨论了赝电容的作用原理，发现当充放电电流较小时，氧化镍电极的电化学反应发生在电极表面；随着电流增大，反应向体内深入，电容逐渐向电池转化。氧化镍的多价态共存是构成赝电容的另一必要条件。在活性碳纤维上沉积氧化镍，电容量数倍于单独的碳电极电容和氧化镍电容，从而表明这一工艺方法具有发展前景。

全文目录

绪论  6-8
1 原理  8-21
  1．1 超大容量电容器的原理  8-12
    1．1．1 双电层电容器  8-9
    1．1．2 电化学赝电容器  9-12
  1．2 氧化镍赝电容  12-21
    1．2．1 镍氧化物、氢氧化物的晶体结构及价态  12-16
    1．2．2 电化学反应的发生区域  16-18
    1．2．3 从电池到电容的性能转变  18-21
2 实验  21-36
  2．1 氧化镍制法的工艺研究  21-25
    2．1．1 方法的选择  21-23
    2．1．2 实验内容及测控系统  23-25
  2．2 分析和测试  25-36
    2．2．1 循环伏安测试  25-26
    2．2．2 恒电流充放电测试  26-29
    2．2．3 数据采集卡的功能扩展与实现  29-36
3 实验结果与分析  36-71
  3．1 电化学沉积Ni（OH）_2  36-47
    3．1．3 反应原理、成膜过程及产物  36-40
    3．1．2 基片的选择与预处理  40-41
    3．1．3 工艺因素研究  41-47
  3．2 热处理工艺  47-56
    3．2．1 Ni（OH）_2的热分解  47-50
    3．2．2 加热温度  50-53
    3．2．3 保温时间  53
    3．2．4 加热气氛  53-54
    3．2．5 加热温度与大电流电容稳定性关系  54-56
  3．3 钴掺杂  56-57
  3．4 电容器电解质  57-59
  3．5 试制以活性碳为基底的氧化镍电容器  59-61
  3．6 氧化镍电极材料的结构与机理分析  61-70
    3．6．1 形貌  61-62
    3．6．2 化合价  62-68
    3．6．3 赝电容特性的实验观察  68-70
  3．7 性能报告  70-71
4 结论及对今后工作的建议  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-75

超大容量赝电容器氧化镍电极材料的研究

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