使用传统的水解方法制备氢氧化镍胶体,在300℃下进行烧结处理后得到具有特殊微结构及表面特性的超细氧化镍材料。电化学方法证明该材料制备的电极具有典型的电容性能,“准电容”比容量达240F/g以上,优于普通的双电层电容器活性炭电容材料比容量。恒流充放电实验证明使用该材料制备的电容器具有良好的大电流充放电性能以及循环寿命,是一种极具发展潜力的储能器件.
电化学电容器具有优良的脉冲充放电性能以及传统物理
电容器所不具有的大容量储能性能,在高能脉冲激光器中的应用已经引起人们广泛注意。同时,因其储存能量大、质量轻、可多次充放电而被人们用作计算机系统的备用电源。随着环保型电动汽车研究的兴起,电化学电容器与铅酸电池及其他电池配合使用组成复合电池,应用于电动汽车的电源启动系统。电化学电容器在电动汽车启动和爬坡时快速进行大电流放电;在正常行驶时由蓄电池快速充电;在刹车时快速储存发电机产生的瞬间大电流。这可以减少电动车辆对蓄电池大电流放电的限制,大大延长蓄电池的循环使用寿命,提高电动汽车的实用性。由于电化学电容器具有以上的优点和广泛的应用,自60年代以来就开始对使用各种活性炭作为电极材料的“双电层”电化学电容器(ultracapacitor)的广泛研究。近几年来,对借助于活性物质表面法拉第反应形成“准电容”进行能量储存的另一种电化学电容器——“超电容器”(supercapacitor)的研究又引起了科研工作者的注意。“超电容器”电极材料利用锂离子或质子在材料的三维或准二维晶格立体结构中的储留达到储存能量的目的。虽然其充放电特性与双电层电容器极其相似,但其储能机理与活性炭材料表面的二维吸附有较大的差别。因此超电容器在具有大电流连续充放电性能的同时,还具有普通双电层电容所不具有的大容量。以RuO2等贵重金属氧化物为电极材料的超电容器已经应用于多个领域[1],但是RuO2等金属昂贵的价格限制其更加广泛的应用。Conway指出其他一些廉价金属氧化物也具有同类功能[2],这些氧化物包括Co3O4[3],MoO2和WO3以及聚合物等,已经有了数篇关于NiOx电容电极材料的报道。电化学方法和化学方法制备都有人做了尝试[6～8]。文献[6]中报道的NiOx电极材料单电极比电容已经达到了256F/g。俄罗斯的ESMA公司和ELIT公司分别研制、生产了以氧化镍作为电极材料的电容器,循环寿命高达万次以上。ESMA公司的产品已经作为莫斯科一条街道上的公共汽车的动力电源投入实用。本文介绍笔者利用醋酸镍水解法制备了多孔氧化镍电极并首次研究了它的大电流充放电性能和循环寿命,实验证明作为超电容电极材料,多孔氧化镍具有令人满意的性能。
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