图2
NiCo2 O4 材料的X 射线光电子能谱(XPS) 图谱
Fig. 2
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra of NiCo2 O4 materials
图6
NiCo2 O4 材料在100 mA/g 电流密度下前三圈充放电曲线
Fig. 6
Galvanostatic charge and discharge profiles of initial three cycles of NiCo2 O4 at 100 mA/g current density
图7
100 mA/g 电流密度下NiCo2 O4 的循环性能曲线
Fig. 7
Long-term cycling performance of NiCo2 O4 at 100mA/g current density
图8
NiCo2 O4 在不同电流密度下的循环倍率曲线
Fig. 8
Rate performance at different current densities
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... 随着全球各国煤炭资源、石油资源等不可再生能源日益减少[1 ] ,且环境污染问题日益尖锐,发展高效、清洁的可持续能源迫在眉睫[2 -3 ] .由于可再生能源具有间歇性及波动性,故电池这类绿色、安全且高效的储能装置被广泛关注[4 -7 ] . ...
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... 随着全球各国煤炭资源、石油资源等不可再生能源日益减少[1 ] ,且环境污染问题日益尖锐,发展高效、清洁的可持续能源迫在眉睫[2 -3 ] .由于可再生能源具有间歇性及波动性,故电池这类绿色、安全且高效的储能装置被广泛关注[4 -7 ] . ...
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... 随着全球各国煤炭资源、石油资源等不可再生能源日益减少[1 ] ,且环境污染问题日益尖锐,发展高效、清洁的可持续能源迫在眉睫[2 -3 ] .由于可再生能源具有间歇性及波动性,故电池这类绿色、安全且高效的储能装置被广泛关注[4 -7 ] . ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 电化学储能器件里,应用最广泛的器件有锂离子电池(LIBs)[8 -9 ] 、铅酸电池(LABs)[10 ] 、镍镉电池(Ni-Cd)[11 ] 、双离子电池[12 ] 以及燃料电池[13 ] 等.LIBs的电极材料资源较为有限、价格昂贵,电池使用的有机电解液有毒,可能会在空气环境下引发自燃或爆炸,对环境不友好[14 ] .LABs的金属铅本身有毒性,在开发利用过程中可能会产生铅污染.Ni-Cd的“记忆效应”、较差的循环稳定性和较低的功率密度等也是其缺点[15 ] .燃料电池的制备成本比较高,且在技术方面存在瓶颈[16 ] .上述电池都具有自己的优势,但也都存在一些缺点而使其发展受到限制.本工作研究一种水系锌离子电池(ZIBs),与其他电池相比,ZIBs的能量密度较高、环境稳定性更好、安全系数更高,且ZIBs的水系电解液的离子电导率高于其他电池所使用的有机电解液,锌金属电极还可以提供低氧化还原电位[相对于直立氢电极(SHE)约-0.76 V][17 -18 ] ,具有高导电性、低毒性、易加工等优势,并且它在水系电解液中表现出优异的稳定性和可逆特性[19 ] .故而ZIBs的研究越来越受到研究者的关注[20 -22 ] .具有中性(或微酸)电解质的ZIBs在家用储能和电网规模的储能方面显示出良好的潜力[23 ] ,但由于缺乏高效稳定的阴极,其应用受到阻碍[24 ] .为了满足水系锌离子电池较高能量储存需求,研究新型的电极材料也很关键,而ZIBs的正极材料主要包括锰基氧化物、钒基氧化物和普鲁士蓝类似物正极材料等.其中锰基氧化物正极材料的研究最为深入,但是MnO2 作为电池电极材料时,充放电的过程中电极材料易溶于电池的电解液中,进而导致材料结构坍塌,使得电极材料比容量以及电池的重复充放电稳定性受到影响.基于转换型过渡金属化合物因其组成的多样性和较高的理论比容量而有可能成为下一代锌离子电池极具有吸引力的正极材料.据研究发现,NiCo2 O4 适合应用于锂离子电池[25 ] ,故可以尝试将该材料用作ZIBs电极.本工作首次采用溶胶-凝胶加煅烧法,制备出立体尖晶石状的NiCo2 O4 作为ZIBs的正极材料,并通过XRD、XPS、SEM、TEM等方法分析其成分、结构、形貌等,还通过分析循环性能曲线与循环倍率曲线并分析其化学性能,发现立体尖晶石状的NiCo2 O4 可以作为ZIBs的正极材料. ...
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... 图2 为溶胶-凝胶法和煅烧两步法制备NiCo2 O4 材料的X射线光电子能谱(XPS)图谱.XPS可以进一步详细反映NiCo2 O4 材料的各个元素组成以及氧化态.图2 (a)NiCo2 O4 材料的全谱图表明,制备的材料中含有镍、钴、氧三种元素,且没有其他的元素杂质,进一步说明本实验采用溶胶-凝胶法和煅烧法成功制备了NiCo2 O4 材料.如图2 (b)Ni 2p高分辨图谱[26 ] 所示,在854.5 eV和872.5 eV处对应的两个峰归因于Ni2+ ,而在860.0 eV和874.8 eV对应的两个峰则归因于Ni3+ ,同时,在861.5 eV和881.0 eV两处的振荡卫星峰则表明,在材料NiCo2 O4 中,不同化学价态的Ni2+ 和Ni3+ 是共存的.如图2 (c)Co 2p高分辨图谱[27 ] 所示,在779.9 eV和795.0 eV处对应的两个峰归因于Co3+ ,而在781.6 eV和797.0 eV处的两个峰归因于Co2+ . ...
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... 图2 为溶胶-凝胶法和煅烧两步法制备NiCo2 O4 材料的X射线光电子能谱(XPS)图谱.XPS可以进一步详细反映NiCo2 O4 材料的各个元素组成以及氧化态.图2 (a)NiCo2 O4 材料的全谱图表明,制备的材料中含有镍、钴、氧三种元素,且没有其他的元素杂质,进一步说明本实验采用溶胶-凝胶法和煅烧法成功制备了NiCo2 O4 材料.如图2 (b)Ni 2p高分辨图谱[26 ] 所示,在854.5 eV和872.5 eV处对应的两个峰归因于Ni2+ ,而在860.0 eV和874.8 eV对应的两个峰则归因于Ni3+ ,同时,在861.5 eV和881.0 eV两处的振荡卫星峰则表明,在材料NiCo2 O4 中,不同化学价态的Ni2+ 和Ni3+ 是共存的.如图2 (c)Co 2p高分辨图谱[27 ] 所示,在779.9 eV和795.0 eV处对应的两个峰归因于Co3+ ,而在781.6 eV和797.0 eV处的两个峰归因于Co2+ . ...