题目：电化学电容器用氧化镍/碳纳米管阵列复合电极的电沉积制备研究

电化学电容器以特有的性能优势和广阔的应用前景，吸引各国投入了大量的人力物力进行研究，经近20年的开发，已有商品面世。镍氧化物为正极的混合电化学电容器，比能量较C/C电极的水电解双电层电化学电容器提高了一大步，与有机电解液相比，则有廉价的优势，但其导电性较差影响了其性能的进一步提高。碳纳米管具有优良的电导率和发达的大、中孔结构，是具有较高比功率的电容器电极材料。为综合利用氧化镍的高比能量以及碳纳米管的高比功率，本论文拟采用电沉积法制备氧化镍/碳纳米管(阵列)复合电极材料，有望制备出兼具高比容量和高比功率的新型电化学电容器电极材料。系统研究氧化镍沉积质量、沉积电流密度、电解液浓度、溶剂等电沉积参数对氧化镍/碳纳米管复合电极微观结构以及电化学性能的影响，结果表明沉积电流密度越小，且电解液浓度越低，制备的复合电极的比电容越高。电解液浓度为0.05 M、沉积电流密度为1 mA/cm2时，制备的复合电极的比电容最高，400 mA/g充放电电流密度下，可达 1686 F/g，20 A/g时比电容为926 F/g。添加剂Co有利于改善复合电极的大电流保持率以及循环性能，但复合电极比电容比不含Co的复合电极略有降低。氧化镍/碳纳米管复合电极与701A活性炭负极匹配程度对电容的性能有很大影响。活性炭负极与氧化镍/碳纳米管正极的质量比为3.7：1时，比电容最高可达92 F/g；活性炭负极与镍钴氧化物/碳纳米管正极质量比为3：1时，比电容最高可达129 F/g（以两电极活性物质的质量计）。以活性炭负极与镍钴氧化物/碳纳米管正极质量比为3：1组装的模拟电容器，在0.4 ~1.5 V的电位范围内具有良好的电容性能，3 mA/cm2时放电比电容达到117 F/g，40 mA/cm2时放电比电容为77.4 F/g，是3 mA/cm2时的66.2 %。电沉积制备的氧化镍/碳纳米管阵列复合电极具有较高的比容量、良好的大电流保持率和循环寿命，20 A/g电流密度下的放电比电容为621 F/g；100 A/g电流密度下的放电比电容为531 F/g，是20 A/g的83 %；5000次充放电后氧化镍/碳纳米管复合电极的比电容仍保持初始循环的93 %。沉积电流密度减小，电解液浓度降低，氧化镍沉积均匀，比电容较高；沉积方式对复合电极性能的影响不如沉积电流明显。碳纳米管与碳纳米管阵列基体的复合电极电化学性质差别较大。氧化镍/碳纳米管复合电极在小电流密度下具有较高的比电容量，可达1686 F/g；氧化镍/碳纳米管阵列复合电极具有较高的大电流保持率，100 A/g的充放电电流密度下比电容是20 A/g的83 %。