多孔结构镍（氢）氧化物纳微米材料的调控合成及电容性能

NiO/Ni(OH)2 is promising in application of electrochemical capacitors because of low cost, high theoretical capacity and environmental friendly character. However, there still exists some shortcomings, such as rapid capacity decay, and more work is needed for improving the electrochemically performance. In this project, the designed synthesis of nano/micro NiO/Ni(OH)2 would been synthesized by the simple, convenient chemical reaction techniques. The structure, size, morphology and dispersion of solid-state product will be controlled through the design of reaction system, reaction conditions, and reaction additions. The reaction mechanism and influence factors will be discussed. The synthetic method for nano/microscale NiO/Ni(OH)2 will be established. The electrochemical property of nano/microscale NiO/Ni(OH)2 for supercapacitor will be tested, and the correlation between microstructure and electrochemical performance of as-prepared nano/microscale NiO/Ni(OH)2 will be found. Based on that, the rules of designed synthesis for nano/microscale NiO/Ni(OH)2 electrode materials can be obtained, which will provide an example for the further development of the synthetic techniques, and open up a new way to improve the comprehensive properties of supercapacitor.

超级电容器用镍基电极材料具有环境友好、资源丰富、理论比电容高等优点, 但实际合成的镍基电极材料通常比电容都不高,循环稳定性也不够理想。本申请项目拟从优化材料的微介观结构以提高其电容性能的角度出发，选择具有较大理论容量的NiO和Ni(OH)2 作为研究对象，在前期孔、层纳微米镍基电极材料形成机理的基础上，研究晶相结构、片层厚度、孔隙率等结构调控机制，开发一种普适性的便捷合成方法，扩展应用于三维自组装多孔结构（氢）氧化物的合成。系统研究多孔 NiO 和Ni(OH)2作为超级电容器电极活性材料的电化学行为，对其电容特性与多孔纳微米结构之间的关系进行全面解析，揭示其微介观结构与电化学性能之间的构效关系规律,为超级电容器用高比电容镍基电极材料的制备提供理论依据和技术指导，既丰富了纳微米结构研究领域的内涵，同时也将极大提升新疆优势矿产资源的深加工利用技术水平。

电化学电容器作为重要的电化学储能设备，因其具有高功率密度和长循环寿命的优点，无论是在基础研究领域还是在工业应用研究领域都受到了广泛的关注。作为高效储能材料的关键，电极活性材料的研究更是吸引了众多科研工作者的注意。其中具有较大理论容量的镍体系材料由于电导率较低，在大电流密度使用条件下的电化学性能表现不够理想，比容量随电流密度的提高衰减严重。因而亟需在进一步的研究中改善提高实际比电容和倍率性能，发展可以应用于高速充放电的镍（氢）氧化物类电极材料。本项目从优化材料的微介观结构以提高其电容性能的角度出发，采用直接法及模板法合成了多系列镍/氢氧化镍、镍基掺杂石墨烯、镍基硫化物、镍基磷酸盐等电化学超级电容器用电极材料，实现多孔结构镍基材料的调控合成，并进一步修饰同时与不同类型碳材料结合，以改善其导电率提高其综合性能。在前期大量试验基础上，对这些材料的组成、尺寸及形貌进行了表征，研究形貌结构、孔隙率和比表面积的调控机制，考察电极材料的组成、粒径大小、微观结构、表面态、形貌特征等与电化学性能之间的关系，分析探讨疏松多孔纳微米镍基电极材料形成机理，总结规律，为制备性能优良的电化学电极材料提供技术支持。