電紡法制備過渡金屬氧化物-納米碳纖維復(fù)合材料及其電化學(xué)性能.pdf

1、相對于傳統(tǒng)能量存儲設(shè)備，比如電容器和電池，超級電容器因具備高比電容、快速充放電、優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性能和綠色環(huán)保等優(yōu)點而備受關(guān)注。電極材料是超級電容器性能的主要決定因素，常用電極材料包括碳材料、過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物等。由于電荷存儲機(jī)理不同，在表面積相同的情況下，過渡金屬氧化物的比電容明顯高于碳材料，但是其存在導(dǎo)電能力不足、參與電荷存儲的活性質(zhì)量比小等缺點。過渡金屬氧化物與碳材料復(fù)合可以很好的解決上述問題。
　　本文利用靜電紡絲、水

2、熱反應(yīng)和油浴等方法成功制備出形貌良好的Co3O4、MnO2和NiCo2O4等過渡金屬氧化物和納米C纖維的復(fù)合材料，這些復(fù)合材料具備良好的電化學(xué)性能。
　　利用靜電紡絲的方法制備得到Co3O4納米顆粒均勻分布在C纖維中的Co3O4/C纖維納米復(fù)合材料，其具備良好的倍率性能和循環(huán)性能。在小電流充放電時(0.5 A/g)，比電容為1284 F/g，電流密度增加120倍時，比電容降低至590 F/g;在20 A/g時進(jìn)行循環(huán)性能測試，10

3、00次循環(huán)后比電容保留84.6％，2000次循環(huán)后保留76.5％，其庫倫效率基本都大于98％。
　　將納米C纖維放入一定濃度KMnO4溶液中進(jìn)行油浴反應(yīng)，制備得到MnO2/C纖維納米復(fù)合材料，油浴反應(yīng)時間對復(fù)合材料的組成和形貌至關(guān)重要從而影響其性能。反應(yīng)時間分別為2、4和6h制備的樣品中，4h的MnO2/C樣品綜合性能優(yōu)異，當(dāng)電流密度由0.5 A/g增加20倍時，比電容從753 F/g變?yōu)?05 F/g，在5 A/g時進(jìn)行循環(huán)性能

4、測試，2000次循環(huán)后比電容保留78.8％，2、4和6h的樣品在循環(huán)1000次后，比電容保留分別為81.5％、84.5％和86.6％。
　　制備了三種不同結(jié)構(gòu)的NiCo2O4，分別為水熱合成得到的不含C的NiCo2O4、水熱得到的NiCo2O4@C和靜電紡絲方法得到的NiCo2O4&C。在1A/g電流密度下充放電時，NiCo2O4含量為1、2和3mmol的NiCo2O4&C比電容分別為1136、1451和1498 F/g，電流為2