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超级电容器是一种高效储能装置,具有比传统电容器更高的能量密度和比二次电池更高的功率密度,在新能源体系中担当着日益重要且不可替代的作用。超级电容器的发展直接取决于其电极材料方面所取得的进步。因此,高性能电极的制备与构筑具有广泛的现实意义。 在论文研究工作中,我们以石墨和电剥离石墨为导电基质,采用电化学沉积法制备了三种氢氧化物电极和一种氧化物复合电极,并对它们的结构、形貌和电化学性能进行了全面研究。主要研究内容如下: 通过电化学剥离法在石墨表面构筑了层数不等、彼此平行且垂直于基底的二维石墨纳米片(GNSs)阵列,以其做为基底材料,采用电沉积法在GNSs表面均匀地包覆了一层氧化钌(RuO2·xH2O)薄膜,形成了RuO2·xH2O/GNSs复合阵列电极。电化学测试表明,RuO2·xH2O/GNSs复合阵列电极具有优良的超电容性能,在0.5mol·L-1H2SO4电解质溶液中,扫描速率为5mV·s-1,电位窗口为0.9V时,其比电容高达4226F·m-2,并且具有优异的循环性能,经过20000圈充放电循环后,电容保持率高达94.18％。 以0.1mol·L-1Ni(NO3)2为电解质溶液,采用阴极还原电沉积在石墨表面上制备了Ni(OH)2电极材料,并考察了沉积温度对Ni(OH)2结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,沉积温度对Ni(OH)2的形貌和电化学性能具有显著影响。当温度为50℃时,沉积得到的Ni(OH)2电极材料在1mol·L-1KOH溶液中,电位窗口为0.55V、电流密度为3A·g-1时比电容达到1589F·g-1。 为了提高Ni(OH)2电极材料的循环稳定性,掺杂其他金属元素是一个行之有效的方法。我们在上述研究的基础上,在Co(NO3)2和Ni(NO3)2的混合电解质溶液中通过电沉积制备了钴镍层状双氢氧化物(CoxNi1–xLayeredDoublehydroxide,CoxNi1–xLDHs)。在1mol·L-1的KOH电解质溶液中,对不同温度下制得的电极材料进行电化学性能测试,电流密度为3A·g-1时,30℃条件下制备的CoxNi1-xLDHs其比电容最高,达2379F·g-1。电化学测试结果表明,Co元素的掺杂不仅提高了电极材料的电容值,而且使其循环稳定性也得到了改善,但是,沉积温度对该复合材料的比电容影响不是很显著。 在55℃的Al(NO3)3和Ni(NO3)2的混合电解质溶液中电沉积制备了铝镍层状双氢氧化物(AlxNi1–xLayeredDoublehydroxide,AlxNi1–xLDHs),通过改变Al(NO3)3的浓度进而考察Al掺杂量对AlxNi1-xLDHs形貌和电化学性能的影响。电化学测试结果表明,当Al(NO3)3和Ni(NO3)2浓度分别为10mmol·L-1和0.1mol·L-1时,沉积物为Al0.07Nio.93LDHs,且具有最高比电容,数值高达1939F·g-1。