Ni-Co LDHs纳米片阵列用于超级电容器电极的研究

摘要

碳基和金属层状双氢氧化物(LDHs)材料的集成是一种制备具有良好电化学性能的超级电容器电极的有效方法。采用水热法将镍钴氢氧化物(Ni-Co LDHs)纳米片直接生长在碳布上作为超级电容器的电极材料,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的相组成、晶体结构以及表面形貌进行表征,并通过电化学工作站进行电化学性能表征。结果表明:通过水热法得到的Ni-Co LDHs纯相为三方层状结构,空间群是R3m,并呈现出纳米片状阵列形貌。其特殊的层状结构及阵列形貌对材料的电化学性能产生了一定的影响。在三电极体系下,Ni-Co LDHs在3 M KOH电解质中时,1 A/g的电流密度下比电容高达732.0 F/g;当与活性炭(AC)电极组成非对称超级电容器Ni-Co LDHs//AC时,在1 A/g的电流密度下其比电容为108.7 F/g;功率密度为775.0 W/kg时的能量密度高达36.2 Wh/kg,且经5000次循环后其容量保持率在40%。同时,由Randles-Sevick公式计算可知Ni-Co LDHs材料拥有与锂离子相当的扩散系数1.18×10-10 cm2/S,并进一步通过定量动力学分析表明Ni-Co LDHs属于电池类材料,且其氧化还原过程是典型的由扩散控制的电荷存储类型。这些良好的性能都显示了Ni-Co LDHs作为超级电容器电极材料具有较好的储能应用潜力。