《高能鉭混合電容器的研究》是依託中南大學，由紀效波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高能鉭混合電容器的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：紀效波
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對石墨烯界面結構與其電化學性能的關係進行基礎研究，採用陰極剝離法，以石墨棒為陰極電極獲得表面結構完好的石墨烯。分別研究活化和功能化後石墨烯比表面、邊緣結構（邊緣缺陷，邊緣/平面含量），表面結構（三維孔洞，表面缺陷，表面褶皺），表面功能團（含氧/氟/氮功能團），殘留雜質（金屬，非金屬）等因素以及片層排布形式與石墨烯電化學行為的關係，解析上述因素對石墨烯電容特性的競爭及協同影響效果，並確定提高和限制石墨烯電化學性能的關鍵因素。在上述基礎上，採用電化學方法以及強化蝕刻條件切割石墨烯或功能化石墨烯獲得石墨烯量子點，並進一步與水合氧化釕構建複合陰極材料。同時通過提高鉭陽極的穩定性和可靠性，匹配良好浸潤性的電解質溶液，構建工作電壓高、儲能密度大的混合鉭電容器。
結題摘要
本課題主要以二元金屬氧 (硫)化物為研究對象，製備出不同形貌的NiCo2O4和NiCo2S4電極材料，進一步將其構造成複合材料，對這些所獲得的材料進行系統的物化性能表征，將其組裝成不對稱超級電容器，考察了其電化學性能。項目主要成果有：1、採用兩種不同的沉澱劑製備了尖晶石NiCo2O4納米顆粒，探討了NiCo2O4的形成機理及沉澱劑對NiCo2O4電化學性能的影響。2、採用簡易的、低成本的和可規模化生產的室溫固相反應路徑和低溫燒結處理製備得到高的比表面積、較大的孔尺寸和孔體積的NiCo2O4納米棒，獲得了高電化學活性。3、採用簡單的溶劑熱法合成了3D網路狀納米結構NiCo2O4材料，該材料擁有高的比表面積和豐富的孔隙，得到突出的倍率性能。4、通過控制六次甲基四胺的含量採用軟模板水熱合成法製備了三種不同形貌的NiCo2O4中空微球，探究了其形成機理及形貌對電化學性能的影響。5、採用可規模化生產的和低成本的軟模板法回流合成路徑製備了超高比表面積的介孔NiCo2O4中空亞微球，對其形成機理進行了探討，該材料表現出優異的電化學性能。6、採用一步原位回流合成路徑首次製備得到超高比表面積的多孔NiCo2O4亞微球/CQDs複合材料，該複合材料表現出超高的倍率性能和優異的長期循環穩定性。將其進一步組裝成CQDs/NiCo2O4//AC不對稱超級電容器，獲得了高的能量密度和功率密度。7、採用溶劑熱法合成了介孔NiCo2S4納米顆粒，該材料表現出超高的比容量和優異的倍率性能。8、利用CS2液體作為硫源採用一步水熱法製備得到高純度的NiCo2S4納米片，該材料具有優異的倍率性能。9、採用軟模板法水熱合成路徑得到獨特的超高倍率性能的針狀納米棒組裝的NiCo2S4中空微/納結構，以廉價的且經酸處理過的AB為碳源，一步原位合成AB/NiCo2S4複合材料，對其形成機理也進行了探討。進一步將其組裝成AB/NiCo2S4//AC不對稱超級電容器，表現出合理的能量密度和超高的功率密度，該研究為高功率型超級電容器的構建提供了有益的借鑑。本課題相關研究成果已發表SCI論文16篇，其中ESI高被引論文3篇，申請中國發明專利3項。
