多孔镍钴层状双金属氢氧化物阵列的制备 及其电容性能

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文章编号： 1672-6987（2024）04-0067-08； DOI： 10.16351/j.1672-6987.2024.04.010

董世豪1a， 刘岩1a， 李春2， 李镇江1b， 范晓彦1a*(1.青岛科技大学 a.数理学院；b.材料科学与工程学院，山东 青岛 266061； 2. 中国海洋大学 物理与光电工程学院，山东 青岛 266069）

摘要： 通过一步水热的方法在泡沫镍（NF）基底上生长了镍钴层状双金属氢氧化物（NiCo-LDHs）阵列。研究了Ni和Co的物质的量比对其晶相结构、形貌和电容性能的影响。在n(Ni)∶n（Co）=2∶2时获得高电容量和高循环稳定性的Ni2Co2-LDH有序致密的多孔纳米针阵列。在电流密度1 A·g-1时，比电容高达2 381 F·g-1;在电流密度10 A·g-1时，电容率保持率为571%；4 500次充放电循环后电容率保持高达60%。最后，以Ni2Co2-LDH@NF为正极，以活性炭为负极构建了非对称电容器。在电流密度为1 A·g-1时，该非对称电容器的比容量为2114 F·g-1。在电流密度5 A·g-1时，5 000次充放电循环后电容保持率高达90%。在116 kW·kg-1的功率密度下拥有731 Wh·kg-1的能量密度。

关键词： 层状双金属氢氧化物； 阵列； 超级电容器

中图分类号： O 646文献标志码： A

引用格式： 董世豪，刘岩，李春，等. 多孔镍钴层状双金属氢氧化物阵列的制备及其电容性能［J］. 青岛科技大学学报(自然科学版), 2024, 45（4）： 67-74.

DONG Shihao, LIU Yan, LI Chun,et al. Preparation of porous nickel-cobalt layered double hydroxide arrays and its capacitance performance［J］. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition), 2024， 45（4）： 67-74.

Preparation of Porous Nickel-Cobalt Layered Double Hydroxide

Arrays and Its Capacitance Performance

DONG Shihao1a, LIU Yan1a, LI Chun2, LI Zhenjiang1b, FAN Xiaoyan1a

(1.a.College of Mathematics and Physics; b. College of Materials Science and Engineering, Qingdao University of Science and Technology,

Qingdao 266061, China; 2. Department of Physics, Ocean University of China, Qingdao 266069, China)

Abstract: In this paper, nickel-cobalt layered double hydroxides (NiCo-LDHs) were synthesized on nickel foam (NF) by one-step hydrothermal method. The effects the molar ratio Ni and CO on the crystal structure, morphology and capacitive properties were studied. When n(Ni)∶n（Co）=2∶2,ordered and dense porous Ni2Co2-LDHs nanoneedle arrays with high capacitance and high cycle stability were obtained. The specific capacitance is 2 381 F·g-1 at 1 A·g-1, the capacitance retention rate is 571% at 10 A·g-1 and 60% after 4 500 charge discharge cycles, respectively. Finally, an asymmetric supercapacitor was constructed with Ni2Co2- LDH@NF as the positive electrode material and commercial activated carbon as the negative electrode material. The specific capacitance is 2114 F·g-1 at 1 A·g-1, the capacitance retention rate is 90% after 5 000 charge-discharge cycles at 5 A·g-1. It has an energy density of 731 kW·kg-1 at a power density of 116 kW·kg-1.

Key words: nickel cobalt layered double hydroxide; arrays; supercapacitors

收稿日期： 2023-10-01

基金项目： 山东省自然科学基金项目（ZR2020ME042）.

作者简介： 董世豪（1995—），男，硕士研究生.*通信联系人.