文 献 综 述

电化学超电容是一种新型储能器件，具有高能量密度、高功率密度、不需维护和保养、循环寿命长等优异的性能，近年来在电器后备电源及混合电动汽车等方面广受关注并得到快速发展。 按照不同的储能机理，电化学电容器又可分为双电层电容器和法拉第准电容器两类。双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量载流子为电子和离子因此它们两者都被称为超级电容器也称为电化学电容器。双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子使它们在电极/溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排成一排形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是在电极上和溶液中就形成了两个电荷层即双电层。 对于法拉第准电容器而言其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储还包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层电容器中的电荷存储与上述类似对于化学吸脱附机理来说一般过程为电解液中的离子(一般为H 或OH-)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面而后通过界面的电化学反应 MOx H (OH-) (-)e-→MO(OH) (1) 进入到电极表面活性氧化物的体相中由于电极材料采用的是具有较大比表面积的氧化物这样就会有相当多的这样的电化学反应发生大量的电荷就被存储在电极中。根据(1)式放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中同时所存储的电荷通过外电路而释放出来这就是法拉第准电容器的充放电机理。双电层和 准电容相比，后者的比容是前者的10-100倍，但前者瞬间大电流放电的功率特性要好于后者。 电极材料的性质是决定超电容器性能优越与否的关键因素，优越的电容行为通常来源于电极材料的高比表面积或高度可逆的氧化还原反应活性。超电容器用电极材料主要分为三类：高比表面积碳（如多孔碳、碳纤维、碳纳米管等）、电活性金属氧化物（如氧化钌、氧化镍、氧化锰等）和导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯等）。在各种超电容电极材料中，氧化钌以其在电容量方面具有其他物质不能比拟的优异性能而倍受关注，但其昂贵的价格限制了它的更加广泛的应用。因此，开发其他廉价的金属氧化物替代材料成为了当前研究的热点。氧化镍或其复合物作为超电容电极材料已经被广泛研究，其比电容值可以高达 1000 F g-1，但其过窄的电位窗口严重阻碍了它的进一步应用。因此，对氧化镍电极材料进行优化是必不可少的。另一方面，在保持电极材料的电容性能的前提下，尽量简化其制备过程也是电化学超电容器中的一个重要的研究方向。

本课题研究的主要内容有：用化学氧化法合成NiOOH正极材料，研究合成条件对样品物理化学性能的影响，探索合成成NiOOH正极材料的最佳合成条件。

一.羟基氧化镍电极制备

化学氧化法是采用强氧化剂将二价镍盐或Ni(OH)2在碱性环境中经行氧化从而得到羟基氧化镍 ，常用的氧化剂有NaClO、K2S2O8等，因为采用NaClO做氧化剂时存在杂质离子难以洗涤除去的 问题，所以最好采用K2S2O8，反应原理如下：

按镍源以及反应环境的不同，该方法又可分为以下四种情况：

1.Ni(OH)2做还原剂，用K2S2O8做氧化剂，在液相中进行反应，该方法的特点是均匀，但如果Ni(OH)2转化不完全，由于Ni(OH)2是不溶于水的固体，所以在抽滤洗涤时候不容易出去。

2. Ni盐做还原剂，用K2S2O8做氧化剂，在液相中进行反应，该反应的特点是反应时间短，镍 盐溶于水，容易除去，所以得到羟基氧化镍比较纯净。

3.Ni(OH)2做还原剂，用K2S2O8做氧化剂，直接固相研磨，使原料之间发生反应，该反应的特 点是固相扩散反应时间比较长，未反应的Ni(OH)2不容易洗涤除去。

4.镍盐做还原剂，用K2S2O8做氧化剂，直接固相研磨，使原料之间发生反应，该反应的特点是 反应时间长，但杂质离子容易洗涤除去。