摘要：钴酸锌具有尖晶石结构，作为超级电容器电极材料，具有理论放电比容量高，循环性能优良，且导电性能好等优点，但是由于超级电容器的电化学反应大多发生在材料表面或近表面体相内，因此材料的活性物质利用率较低，导致其实际容量远远低于理论容量。本文运用水热法制备碳微球，并以此为模板制备了形貌均一的钴酸锌空心球，运用XRD、BET、SEM、TEM等方法表征其结构形貌，运用恒电流充放电，循环伏安等方法测试其电化学性能。研究表明，制得的钴酸锌空心球颗粒尺寸小，球壳薄且具有高度的多孔结构，材料比表面积大，该结构有利于电极材料与电解液的充分接触，因此制备的钴酸锌空心球在碱性电解质中表现出良好的超级电容器性能。79907

毕业论文关键词：超级电容器、钴酸锌、空心结构、电化学性能

Preparation and electrochemical properties of ZnCo2O4 hollow spheres as electrode materials for supercapacitors

Abstract: The ZnCo2O4 with a spinel structure have been proved favorable electrode materials for super capacitor due to their excellent electrical conductivity, super electrochemical activity and high theoretical capacity。 However, the poor material utilization are still largely restrained the actual capacity due to the electrochemical reaction mostly occurs in the surface or near surface bulk。 In this paper, carbon microspheres(CSs) have been successfully prepared by a facile hydrothermal method by using CSs as a template。 The as-prepared ZnCo2O4 with uniform sphere like morphology was prepared。 The structure and morphology were characterized by the XRD pattern , SEM and TEM images。 A cyclic voltammetry(CV) and the galvanostatic charge–discharge tests were performed to test its electrochemical properties。 The study shows that the prepared zinc cobalt zinc oxide hollow spheres are small in size, thin and highly porous structure with high specific surface area, which is beneficial to the full contact of the electrode material and the electrolyte。 Therefore, the prepared zinc cobalt zinc hollow spheres showed excellent performance in the alkaline electrolyte。

Keywords: Super capacitor; ZnCo2O4; Hollow structure; Straddle structure; Electrochemical properties 

前言

1。1超级电容器

超级电容器，又称为电化学电容器。超级电容器是一种性能介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件,因其功率高、循环性能好、使用时间长、充电速度快、维护简单、绿色环保等优点,在航空军事领域、电动汽车和混合电动汽车的动力系统、电子移动通信领域，风能和太阳能发电以及消费类电子产品等诸多领域体现出良好的应用前景[1]。但是超级电容器的能量密度低，严重限制了其实际应用，提高电极材料的放电比能量是获取高性能超级电容器的关键。

目前报道的超级电容器电极材料主要是有金属氧化物，碳基材料，导电聚合物,其量和优于导电聚合物的循环稳定性,最有潜力成为未来高比能量超级电容器的电极材料[2-4]。其中我们重点讨论金属氧化物。金属氧化物由于它的法拉第准电容可以发生在电极自身和电极与溶液的界面，产生的电容远远大于同等比表面积相同的双电层电容，大大提升了材料的利用率。其中二氧化钌作为电极材料组成电极时，它的比容量可达到760 F/g[5-6]。NiO电极材料具有很高的比容量,但是循环稳定性较差；Co3O4虽然容量低于NiO，但是其倍率性能和循环稳定性较好，立方相尖晶石结构的Co3O4显示出高的理论比容量和优异的循环性能。然而，Co3O4存在成本高，有毒性等缺点，所以用更友好更便宜的金属部分替代Co3O4中的Co原子是推进Co3O4材料应用的重要方法[8-9]。