新型三维镍基电极材料的研究与应用(2)

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2.2.3 三维多孔镍基电极的制备 13

2.2.4 三维多孔镍基电极的表征 15

2.3 结论 17

3 基于三维镍基的钴酸镍纳米线负极的制备与表征 18

3.1 引言 18

3.2 实验部分 18

3.2.1 主要试剂和药品 18

3.2.2 主要实验仪器 18

3.2.3 基于三维镍基的钴酸镍纳米线负极的制备 19

3.2.4 基于三维镍基的钴酸镍纳米线负极的表征 19

3.3 结论 22

4 基于三维镍基的钴酸镍纳米线负极的电化学性能测试 23

4.1 引言 23

4.2 实验部分 23

4.2.1 主要试剂和药品 23

4.2.2 主要实验仪器 23

4.2.3 超级电容器性能测试 24

4.2.4 锂离子电池性能测试 24

4.3 电化学性能讨论 24

4.3.1 超级电容器的电化学性能测试 24

4.3.2 锂离子电池的电化学性能测试 26

4.4 本章小结 27

结论 29

参考文献 30

致谢 37

1 绪论

1.1引言

能源作为最基本的驱动力，一直是人类社会发展的基石，而工业化程度的不断提高使得人类对能源的需求与日俱增，美国能源情报署的报告指出，能源消费在过去的十五年里每年以1.3%的速度增长，而传统化石能源的总量是一定的，这意着以目前的增长速度，传统化石能源将在不久的将来消耗殆尽。同时，石油、煤等化石燃料的燃烧所带来的环境与气候问题正深刻影响着全球的生态系统并危及将来，因此，寻找新的可再生与绿色无污染能源已经成为各个国家和地区未来能源和战略的重要组成部分。

伴随着动力汽车、大型存储设备和便携式电子产品的不断发展，以锂离子电池为主的可充电二次电池也得到了飞速发展。锂离子电池是一种公认的理想化学电源，由于其在放电平台、功率密度、循环寿命和绿色无污染等方面的优势，广泛应用于手机、笔记本电脑等各类小型电子器件当中，极大地改变了人类社会的生产和生活方式，而随着21世纪信息化社会的到来，锂离子电池也在各个领域发挥着越来越重要的作用。近年来，国家重点扶持的“新能源与高效节能”领域便是基于锂离子动力电池而展开，涵盖了电动汽车、太阳能及风能发电储能、微型电子器件以及军用和航天产品等各个领域，是铅蓄电池的最佳替代产品之一，拥有非常广阔的市场前景。

锂离子电池由电极材料、隔膜、电解质等组成，电极材料决定着电池的性能，是锂离子电池的核心。自从1980年B. Goodenough等人[1]首先由碳酸钴和碳酸锂在高温下合成钴酸锂，并研究了Li/LiCoO2电池的性能之后，索尼将这种脱嵌锂的钴酸锂作为正极材料应用于锂离子电池，在满足“非核能能源”开发需要的同时，其较高的工作电压、较大的能量密度和较长的循环寿命使其在军工和民用领域得以广泛应用，从而正式开启了锂离子电池的商业化进程。截止目前，锂离子电池电极材料的能量/容量密度、循环寿命等仍有待提高，尤其是从满足动力汽车对大功率以及快速充放电的需求角度，需要从材料结构、制备工艺等方面进行创新。