镍钴基超级电容器电极材料

第1章 绪论

1．1 超级电容器的发展状况

1．1．1 超级电容器的研究背景

1．1．2 超级电容器的发展简史

1．2 超级电容器的分类及储能机制

1．2．1 双电层电容器（Double layer capacitor）

1．2．2 赝电容器（Pseudo-capacitor）

1．2．3 混合电容器（Hyid capacitor）

1．3 超级电容器电极材料

1．3．1 具有电容特性的碳材料

1．3．2 具有赝电容特性的金属氧化物

1．3．3 具有赝电容行为的导电聚合物

1．4 超级电容器的性能特点

1．5 超级电容器的应用

第2章 泡沫镍模板法构筑高性能超级电容器电极材料

2．1 背景

2．2 样品的制备方法

2．2．1 三维分等级鸟巢状NiS@Ni3S2电极材料的原位合成

2．2．2 三维分等级鸟巢状Co9S8@Ni3S2材料的制备

2．2．3 三维网状NiSe2@NiS复合材料的制备

2．3 结果与讨论

2．3．1 鸟巢状NiS@Ni3S2纳米棒阵列材料的表征

2．3．2 阳离子交换法合成Co9S8@Ni3S2复合电极

2．3．3 阴离子交换法合成NiSe2@NiS复合电极

2．3．4 电化学性能测试

2．4 小结

第3章 利用泡沫镍的高导电性提高电极材料电化学性能

3．1 分等级结构NiSe微米球的制备及其在超级电容器中的应用

3．1．1 研究背景与意义

3．1．2 样品的合成与制备

3．1．3 结果与讨论

3．1．4 小结

3．2 高利用率α-Ni（OH）2的制备及其电化学性能研究

3．2．1 研究背景与意义

3．2．2 样品的合成与制备

3．2．3 结果与讨论

3．2．4 本节小结

3．3 α-Co（OH）2/α-Ni（OH）2异质结的制备及其电化学性能研究

3．3．1 研究背景与意义

3．3．2 样品的合成与制备

3．3．3 结果与讨论

3．3．4 小结

第4章 基于泡沫镍的高导电性及利用双重离子置换提高电极材料电化学性能

4．1 三元Ni-Co-Se纳米线的制备及其在超级电容器中的应用

4．1．1 研究背景与意义

4．1．2 样品的合成与制备

4．1．3 结果与讨论

4．1．4 小结

4．2 分等级Ni3S2/Co9S8/NiSe电极材料的制备与表征

4．2．1 研究背景与意义

4．2．2 样品的合成与制备

4．2．3 结果与讨论

4．2．4 小结

第5章 基于泡沫镍良好柔韧性设计组装卷绕式超级电容器

5．1 研究背景与意义

5．2 样品的合成与制备

5．3 结果与讨论

5．4 小结2100433B

《镍钻基超级电容器电极材料》是中原工学院材料学、材料物理与化学、材料加工工程、高分子材料与工程专业硕士课程配套用书之一。目前在国内还没有一本完整的关于镍钻基超级电容器电极材料制备工艺、储能原理及分析等方面的书籍。《镍钴基超级电容器电极材料》全面系统地介绍了作者利用泡沫镍自身三维网状多孔结构、优异的机械强度、良好的导电性和柔韧性，借助先进的微纳米制备技术，如原位生长、离子置换、异质结构筑等，构筑具有独特电化学特性的镍钻基超级电容器电极材料的详细工艺及电化学测试结果，专业实战性强，实用价值高。《镍钴基超级电容器电极材料》图文并茂、通俗易懂、操作性强。

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根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴（Sintered AlNiCo）和铸造铝镍钴（Cast AlNiCo）。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状；与铸造工艺相比，烧结产品局限于小的尺寸，其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好，磁性能要略低于铸造产品，但可加工性要好。在永磁材料中，铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

铝镍钴（AlNiCo）是最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。铝镍钴永磁材料是20世纪30年代研制成功的。当时，它的磁性能最好，温度系数又小，因而在永磁电机中应用得最多、最广。60年代以后，随着铁氧体永磁和稀土永磁的相继问世，铝镍钴永磁在电机中的应用逐步被取代，所占比例呈下降趋势。

永久磁铁铝镍钴合金（Alnico）是一种铁合金，除了铁以外，还添加了铝（Al）、镍（Ni）、钴（Co）以及少量其他增强磁性的成分。英文术语名“Alnico”是由三个主要添加物的元素符号合并而成。

铝镍钴合金具有高矫顽性（coercivity），高居里温度。铝镍钴合金坚硬易脆，无法冷加工（cold work），必需是用铸造或者烧结（Sintering）程序处理制成。铝镍钴合金可以产生高达0.15特斯拉的磁场。举一个中间性质的各向异性铸造铝镍钴合金例子，Alnico-6的成分为8% Al、16% Ni、24% Co、3% Cu、1% Ti，其它都是Fe。Alnico-6的最大磁能积（BH_max）为3.9 megagauss-oesteds（MG·Oe），矫顽性为780 oersted ，居里温度为860 °C，最高工作温度为525 °C。

于1931年，日本材料专家Mishima发现了一种特定成分的铝镍钴合金（58% Fe，30%Ni，12%Al），其矫顽性极高，是那时期最好的磁性钢的两倍。 在1970年代发现稀土磁铁之前，铝镍钴合金是最强的永久磁铁材料。

铝镍钴系磁铁的优点是剩磁高（最高可达1.35T）、温度系数低。在温度系数为-0.02%/℃时，最高使用温度可达520℃左右。缺点是矫顽力非常低（通常小于160kA/m），退磁曲线非线性。 因此铝镍钴磁铁虽然容易被磁化， 同样也容易退磁。