摘要：制备钴酸盐纳米颗粒通常采用水热法或共沉淀法及后续的高温固相法。球磨法是一种简单高效的、可大规模制备功能材料的方法，因此它成为工业生产电极材料的主要制备方法。本文采用球磨法-高温固相法成功制备了钴酸盐纳米颗粒，并将制备的ZnCo2O4材料应用到超级电容器中。该材料在2 mol/L的KOH电解液中体现出优良的放电比容量和良好的循环寿命。当电流密度为1 A/g和10 A/g时，该材料相应的比容量分别高达665 F/g和525 F/g，且循环2000周后，容量衰减率仅有9。0 %。73447

毕业论文关键词：钴酸盐、纳米颗粒、球磨法-高温固相法、超级电容器、电化学性能

Fabrication and supercapactive properties of cobaltite nanoparticles

Abstract: Cobaltite nanoparticles are widely synthesized via solvothermal method or coprecipitation method and subsequent high temperature solid-state method。 Ball-milling method is a facile method for nanoparticles in large-scale, so it becomes the main method to produce electrode material in the industrial production。 In this paper, ZnCo2O4 nanoparticles are synthesized by ball-milling-high temperature solid-state method, and the electrochemical properties of the composite materials as electrode for supercapacitors are investigated。 The ZnCo2O4 electrode shows a high specific capacitance of 665 F/g at 1 A/g and 525 F/g at 10 A/g in 2 M KOH。 After 2000 cycles, the capacity loss is only 9。0 %。

Keywords: cobaltite; nanoparticles; ball-milling-high temperature solid-state 

method; supercapacitor; electrochemical properties

1。前言

1。1超级电容器的概述

传统化石能源的日益枯竭引起了日趋严重的能源危机和环境污染问题，因此人类急需开发出清洁环保的新型可再生能源。超级电容器[1]是目前逐渐兴起的一种清洁储能设备，具有如下的特点和优势[1]：(1)具备较高的能量密度，(2)具备较高的功率密度，(3)具备较快的充电速度，(4)具备较长的循环寿命，(5)具备良好的低温性能，(6)免维护，环境友好。因此，超级电容器已经被广泛的应用于电动车、太阳能发电机、计算机、单反相机、心脏起搏器等一些设备之中[2,3]。论文网

图1。 超级电容器的储能机理示意图：(a) 双电层电容器；(b) 法拉第赝电容器（以RuO2电极材料为例）[4]

超级电容器的主要部件是电极，它的电化学性能能够直接影响超级电容器的能量密度、功率密度和循环寿命。除此之外，还包括电解质和隔膜。根据储能机理的差异，超级电容器分类为双电层电容器（图1a）和法拉第赝电容器[4-6]（图1b）。双电层电容器通常用具有高比表面积的碳材料作为电极材料，它的工作原理是在外加电场的作用下，正、负离子在电极和电解液之间发生吸附和脱附，从而实现电荷的存储和释放。而法拉第赝电容器通常用过渡金属氧化物和导电聚合物作为电极材料，它的工作原理是在外加电场的作用下，过渡金属氧化物或导电聚合物在电极和电解液的界面处发生氧化还原反应，即发生电子的转移，从而实现电荷的存储和释放。由于法拉第赝电容器中的氧化还原反应同时发生在整个电极活性材料的内部和近表面部分，因而其与双电层电容器相比，它具有更高的能量密度和比容量，能够在有相同的电极面积的条件下，其容量是双电层电容器的10~100倍。目前，它所采用的过渡金属氧化物电极材料主要包括RuO2、V2O5、MnO2、Co3O4、NiO等。这类化合物因其丰富的储量、可控的形貌以及较高的比电容值（相比于碳材料）而成为近几年来电极材料的研究热点。

1。2超级电容器储能电极材料的概述

1。2。1 碳材料