静电纺丝法制备纳米纤维及其电化学性能研究(2)
3.4 煅烧时间对氧化镍纳米纤维电化学性能的影响 18
3.5 最佳条件下得到的氧化镍纳米纤维的电化学性能测试 20
结 论 22
致 谢 23
参考文献24
1 绪论
伴随着经济高速迅猛的发展，电子通讯技术的不断提高，人类生活的日益丰富，人们对于各种各样电器的需求也在不断增加，在要求外观时尚，性能优良的同时也更加注重产品的环保和再生利用。在全球污染加重，能源稀缺的大局势下，这是经济发展所带来的人类文明意识的提高，由于石油资源濒临枯竭，并且化石燃料燃烧所排放的尾气对于人们身心健康的伤害和居住环境的污染也越来越严重，人们都希望能找到一种新的能源装置可以替代内燃机。所以我们已经开始在一些领域进行了研究并且取得一些成效，比如混合动力、化学电池产品等。然则由于它们存在的显而易见的弱点，使用期限短、温度特性差、化学污染、成本高等迫使它们不能被有效的利用[1]。
超级电容器是从上个世纪60年代开始逐渐发展的新功率型存储能量的元件，具有许多理想特性，好比快速充电，高循环稳定性，良好的温度稳定性，还很有可能实现大范围的能量和功率密度存储[2]。也正是由于它具有这些优势，在电子信息技术发展时得以广泛应用和研究，并且具有比传统的化学电池更加多样化的用途。对我们国家而言，关于超级电容器的研究起步较晚，还留给我们很多需要深切探究的地方，为了提高其性能，寻找合适的电极材料提高其比电容量很关键。现如今经常使用的三种电极，碳材料，过渡金属氧化物和导电聚合物都存在各自的优势和劣势[3]。本文将着重介绍金属氧化物电极，其中选取高分子材料聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和醋酸镍（Ni(CH3COO)2），通过静电纺丝获得PVP包裹的Ni(CH3COO)2纳米纤维，再煅烧得到金属氧化物材料氧化镍。通过不同实验条件的控制获得最佳的制备条件及材料的最大比电容值。
1.1超级电容器概述
超级电容器（Supercapacitor）或叫做电化学电容器(Electrochemical Capacitor),与传统电容器不同，是通过双电层效应或氧化还原反应来实现存储能量的功率型转换装置。超级电容器的充放电过程，其实就是在极板上电荷所产生的电场作用下，在电解液与电极界面之间就会形成相反的电荷，用以平衡电解液的内电场[4]。通过这样的机理我们可以看出储能的过程中其实没有发生化学变化，始终是物理过程，因此对于超级电容器和它的应用产品来说具有很强的稳定性。而它的可逆特性使得它更为瞩目，重复充放电次数多，速度快。
1.1.1超级电容器分类
按照储存能量机理的差别超级电容器可以被分为两大类，双电层电容器和赝电容器[2]。双电层电容器主要采用比表面积比较大的电极材料，而其储能过程是表面电荷输送的过程，而没有法拉第电流感应作用也就是不存在化学变化。19世纪德国Helmhotz提出的双电层理论，它对双电层电容器的工作原理进行了很好的阐释[5]。在这个模型中，首先在电解液和电极界面之间会形成相反的电荷，最终这些电荷在电极表面达到平衡，这就是双电层。赝电容器是通过选用可以在表面或是体相产生高度可逆化学变化的电极材料，因此可以产生较大的比电容，在相同对比条件下，产生的比电容约高出双电层电容器数十倍[6]。目前应用较为广泛的赝电容材料主要是V2O5、NiOx、MnO2等金属氧化物或导电聚合物[7-11]。但是，由于它们的工作实质是法拉第氧化还原反应，而活性物质通常具有很高的绝缘性而无法快速运输，这样的电极过程就会比双电层电容器慢，因此它的稳定性相对较低。在一个超级电容器中，这两种电容往往是相互依存的，只不过是在不同的条件下，对外表现的不同。
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