题目：电化学电容器用金属氧化物/碳纳米管复合电极材料的研究

电化学电容器以特有的性能优势和广阔的应用前景，吸引各国投入大量的人力物力进行研究，而开发兼具高能量密度和高功率性能的电化学电容器成为目前的研究热点。为综合利用氧化锡与氧化镍高比容量的优点以及碳纳米管高比功率和长循环寿命的优点，弥补单纯使用金属氧化物作电极时低功率性能以及单纯使用碳纳米管的低容量性能的缺陷，本论文采用电沉积法制备氧化锡/碳纳米管复合电极与氧化镍/碳纳米管复合电极材料，从而获得兼具高比容量和高比功率的电化学电容器用电极材料。采用电沉积法在碳纳米管上制备弥散分布的氧化锡和氧化镍纳米颗粒，并通过改变电沉积溶液浓度、沉积用电流密度以及电沉积时间来控制所形成的金属氧化物的形貌与结构，从而得到具有良好容量性能和功率性能的电化学电容器用电极材料。通过与纯碳纳米管的形貌及电化学性能进行对比，得到采用电沉积法制备的氧化锡/碳纳米管复合电极及氧化镍/碳纳米管复合电极的性能优势，并通过循环伏安和恒流充放电测试分析复合电极的性能表现。将纯碳纳米管极片作为电化学电容器的电极材料，表现出较高的功率性能（对比200 mV/s高扫速下的比容量与10 mV/s低扫速下的比容量，发现具有较高的保持率88%），良好的循环稳定性以及长的循环寿命（15 A/g下连续循环5000次的容量保持率在96%以上）；但其比容量较低，仅为75 F/g。为改善碳纳米管的容量性能，在其上分别沉积制备氧化锡与氧化镍颗粒，从而获得采用混合电容储能的复合材料电极。 采用电沉积法得到的在碳纳米管上弥散分布氧化锡纳米颗粒的复合电极，发现随着沉积电流密度的减小，得到的氧化锡颗粒越小且沉积越均匀，所得复合电极的比容量越高，循环性能越好。15 A/g时氧化锡/碳纳米管的初始比容量为588 F/g，经5000次连续充放电循环后其比容量仍保持原来的92 %，且充放电转化率保持在95 %以上。采用电沉积法制备的在碳纳米管上弥散分布有氧化锡纳米颗粒的复合电极，发现电沉积溶液中一定的硝酸浓度利于氢氧化镍的析出。所制备的具有三维纳米多孔结构的氧化镍/碳纳米管复合电极具有较高的比容量，15 A/g时的放电比容量为950 F/g，5000次连续充放电循环后其比容量为720 F/g。