PAGEI摘要目前，日益加劇的環(huán)境污染和能源危機(jī)推動(dòng)了可再生清潔能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能)的發(fā)展。由于大多數(shù)能源不一致，因此需要高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)。先進(jìn)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)環(huán)境/能源危機(jī)的必要手段。近年來(lái)，超級(jí)電容器因其良好的生命周期、高功率密度以及彌合電池/燃料電池（具有良好的能量密度）與傳統(tǒng)介電電容器（具有良好的功率密度）之間的功率/能量差距的橋接特性而受到了相當(dāng)大的關(guān)注，超級(jí)電容器根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理不同可分為雙電層電容器和贗電容電容器，前者材料主要為碳，后者材料主要為過(guò)渡金屬化合物，此次的研究對(duì)象主要應(yīng)用于贗電容電容器。贗電容電容器的性能和效率直接取決于電極材料，過(guò)渡金屬氧化物擁有較高的理論比電容、價(jià)廉、環(huán)境影響小、合成工藝簡(jiǎn)單和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器、染料敏化太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域，其中Ni(OH)2材料被廣泛關(guān)注，但是由于Ni(OH)2活性材料作為電極材料不穩(wěn)定與導(dǎo)電性差等特點(diǎn)，所以本實(shí)驗(yàn)致力于對(duì)其進(jìn)行改性，制備出具有優(yōu)良性能的活性材料。本文致力于研究成本低、比電容高、循環(huán)壽命高的超級(jí)電容器電極材料，并體現(xiàn)出NiS包覆的作用?；诖吮疚耐ㄟ^(guò)水熱法，在Ni(OH)2表面包覆一層NiS制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的Ni(OH)2@NiS微球，并分析其循環(huán)伏安、恒流放電等電化學(xué)電容性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ni(OH)2與NiS結(jié)合較為理想，從SEM圖看Ni(OH)2@NiS有凹凸和紋路，推測(cè)是NiS包覆層。采用循環(huán)伏安、恒流放電等分析其性能。得出Ni(OH)2@NiS在電流密度4Ag-1下比電容達(dá)到1300.8Fg-1，在10Ag-1電流密度下放電容量有805.3Fg-1，在循環(huán)2000圈后庫(kù)倫效率仍在90%以上，相較于Ni(OH)2材料性能顯著提升，表現(xiàn)出良好的倍率性能。關(guān)鍵詞：硫化鎳；氫氧化鎳；超級(jí)電容器；電化學(xué)性能PAGEIIABSTRACTAtpresent,theincreasingenvironmentalpollutionandenergycrisispromotethedevelopmentofrenewablecleanenergy(suchaswind,solar,tidalenergy).Sincemostenergysourcesareinconsistent,efficientenergystoragesystemsareneeded.Advancedelectrochemicalenergystoragetechnologyhasbeenrecognizedasanecessarymeanstodealwiththeenvironmental/energycrisis.Inrecentyears,supercapacitorshavereceivedconsiderableattentionfortheirgoodlifecycle,highpowerdensity,andbridgingpropertiesthatbridgethepower/energygapbetweenbatteries/fuelcells(whichhavegoodenergydensity)andconventionaldielectriccapacitors(whichhavegoodpowerdensity),Accordingtothedifferentenergystoragemechanism,supercapacitorscanbedividedintodoubleelectriclayercapacitorsandpseudocapacitorcapacitors.Theformerismainlymadeofcarbon,andthelatterismainlymadeoftransitionmetalcompounds.Thisresearchobjectismainlyappliedtopseudocapacitorcapacitors.Theperformanceandefficiencyofpseudocapacitorsdirectlydependontheelectrodematerials.Transitionmetaloxideshavethecharacteristicsofhightheoreticalcapacitance,lowprice,lowenvironmentalimpact,simplesynthesisprocessandgoodstability,andarewidelyusedinlithium-ionbatteries,supercapacitors,dye-sensitizedsolarcellsandotherfields,amongwhichNi(OH)2materialshavebeenwidelyconcerned.However,duetotheunstableandpoorconductivityofNi(OH)2activematerialaselectrodematerial,thisexperimentisdevotedtomodifyingitandpreparinganactivematerialwithexcellentproperties.Thispaperfocusesonthestudyoftheelectrodematerialsforsupercapacitorswithlowcost,highspecificcapacitanceandhighcyclelife,andshowsthefunctionofNiScoating.Basedonthis,Ni(OH)2@NiSmicrosphereswithcore-shellstructurewerepreparedbyhydrothermalmethodbycoatingNi(OH)2withNiS,andtheirelectrochemicalcapacitancepropertiessuchascyclicvoltammetryandconstantcurrentdischargewereinvestigated.TheexperimentalresultsshowthatNi(OH)2combineswellwithNiS,andtheSEMimagesshowthatNi(OH)2@NiShasbumpsandridges,suggestingthatitisNiScoatinglayer.Cyclicvoltammetryandconstantcurrentdischargewereusedtoanalyzeitsperformance.TheresultsshowthatNi(OH)2@NiShasaspecificcapacitanceof1300.8Fg-1atthecurrentdensityof4Ag-1,andacapacitanceof805.3Fg-1atthecurrentdensityof10Ag-1.Thecoulombefficiencyisstillabove90%after2000cycles,whichsignificantlyimprovestheperformanceofNi(OH)2.Itshowsgoodmagnificationperformance.KEYWORDS:Nickelsulfide;Nickelhydroxide;Supercapacitor;ElectrochemicalperformancePAGE1目錄TOC\o"1-3"\h\u217141緒論 194731.1引言 1128481.2鎳基材料的儲(chǔ)能機(jī)理 223961.2.1基本儲(chǔ)能機(jī)制 2245441.2.2鎳基材料的反應(yīng)機(jī)理 3326871.3鎳基材料的設(shè)計(jì)策略與電化學(xué)性能 5204501.3.1氫氧化鎳 5172411.3.2鎳氧化物 692021.3.3硫化鎳 6234481.3.4磷化鎳和磷酸鹽 9186931.3.5鎳化物 1085921.3.6其他鎳基材料 11234601.4本論文的研究意義及主要內(nèi)容 11122181.4.1本論文的研究意義 1110751.4.2本論文的研究?jī)?nèi)容 12198522制備N(xiāo)i(OH)2@NiS核殼結(jié)構(gòu)微球制備與表征 13129022.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備 13167902.1.1實(shí)驗(yàn)材料 1365192.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1313962.3電極材料的制備 1468642.3.1Ni(OH)2@NiS微球活性材料制備 14292372.3.2純Ni(OH)電極材料 14315622.4材料物相表征 15289772.4.1掃描電子顯微鏡（SEM） 15243742.4.2X射線(xiàn)粉末衍射儀（XRD） 15236572.5電化學(xué)性能測(cè)試 16112012.5.1循環(huán)伏安法（CV） 16212032.5.2恒流充放電（GCD） 1683152.5.3交流阻抗譜（EIS） 17103253Ni(OH)2@NiS正極材料的表征與討論 18209963.1SEM測(cè)試結(jié)果與分析 1856813.2XRD測(cè)試結(jié)果與分析 19141223.3循環(huán)伏安（CV）測(cè)試 19143833.4恒流充放電（GCD）測(cè)試 20174103.5交流阻抗譜（EIS）測(cè)試 229763.6樣品循環(huán)測(cè)試分析 22109463.7樣品倍率性能分析 2346773.8結(jié)果與分析 25226274總結(jié)與展望 2669194.1總結(jié) 26131384.2展望 26113265參考文獻(xiàn) 281緒論1.1引言日益加劇的環(huán)境惡化和能源危機(jī)推動(dòng)了可再生清潔能源（如風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能）的發(fā)展。先進(jìn)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)環(huán)境/能源危機(jī)的必要手段。傳統(tǒng)超級(jí)電容器(SCs)具有卓越的功率密度（~15kWkg?1），廣泛的工作溫度范圍（-40?C~70?C）和超長(zhǎng)的循環(huán)壽命（>100,000次循環(huán)），但與商用鋰離子電池（lib）相比，能量密度低（~4Whkg?1）和相對(duì)嚴(yán)重的自放電問(wèn)題（每天衰減20-40%的能量）受到很大限制REF_Ref9928\r\h[1]。因此，傳統(tǒng)的sc主要作為短期儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行商業(yè)化，如汽車(chē)啟動(dòng)電源、再生制動(dòng)、調(diào)頻等。最近，由高能量密度電池型電極和標(biāo)準(zhǔn)高功率密度電容型電極組成的水混合超級(jí)電容器（AHSCs）可以有效緩解自放電現(xiàn)象，并且具有比傳統(tǒng)SCs高得多的能量密度。與使用有毒和易燃有機(jī)電解質(zhì)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相比，水電解質(zhì)賦予AHSCs相當(dāng)?shù)陌踩院偷投拘?。得益于這些優(yōu)勢(shì)，AHSCs可以在各種應(yīng)用中作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要電源（例如，電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)、城際公共交通）。然而，水分子的熱動(dòng)力學(xué)限制也限制了這種儲(chǔ)能技術(shù)的工作電壓窗。同時(shí)，根據(jù)以往的工作，AHSCs很少能夠承受超過(guò)5000次的長(zhǎng)期循環(huán)而不出現(xiàn)不容忽視的電容衰減，高功率輸出將導(dǎo)致急劇的可逆電容下降。由于這些缺點(diǎn)與電池型電極密切相關(guān)，因此探索具有高倍率容量、高可逆電容和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的高性能電池型電極材料是推動(dòng)混合超級(jí)電容器廣泛應(yīng)用的必要條件REF_Ref10095\r\h[2REF_Ref10105\r\h-3]。已經(jīng)證明，其中存在一些金屬化合物在A(yíng)HSCs器件的模式中，電池類(lèi)型的儲(chǔ)能特征表現(xiàn)出優(yōu)異的電容（或容量，這兩種評(píng)估方法之間的爭(zhēng)議將在第二章中討論）。在A(yíng)HSCs的各種電池型材料中，鎳基材料（如氧化鎳、硫化鎳、硒化鎳、氮化鎳、碳化鎳、磷化鎳和磷酸鎳）因其天然豐度充足、理論電容優(yōu)越、成本低、價(jià)態(tài)多樣等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)備受關(guān)注（圖1-1），并在超級(jí)電容器、生物傳感器、電催化等諸多應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的研究。堿離子電池。從某種程度上說(shuō)，鎳基材料的發(fā)展可以成為AHSCs電池型電極發(fā)展歷程的縮影，不僅對(duì)其他電池型電極具有很高的參考價(jià)值，而且對(duì)高能量密度AHSCs的實(shí)際應(yīng)用也至關(guān)重要REF_Ref10278\r\h[4]。圖1-1從新的合成方法、反應(yīng)機(jī)制、設(shè)計(jì)策略、價(jià)格和豐度等方面介紹了AHSCs中最先進(jìn)的鎳基材料的示意圖(基于倫敦金屬交易所的最新數(shù)據(jù))。1.2鎳基材料的儲(chǔ)能機(jī)理超級(jí)電容器電極的工作機(jī)理復(fù)雜，并隨著超級(jí)電容器的發(fā)展而不斷發(fā)展。為了全面介紹鎳基材料的儲(chǔ)能機(jī)制，我們首先介紹了目前最先進(jìn)的超導(dǎo)材料的主要儲(chǔ)能機(jī)制，然后總結(jié)了鎳基材料的具體反應(yīng)機(jī)制。1.2.1基本儲(chǔ)能機(jī)制傳統(tǒng)的超級(jí)電容器根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理一般可分為電雙層電容器(EDLC)和偽電容器REF_Ref10353\r\h[5]。前者涉及非法拉第物理吸附過(guò)程(如非均相電荷吸附、孔隙吸附（孔徑<2.5nm），這意味著不能用特定的反應(yīng)公式來(lái)描述電子轉(zhuǎn)移關(guān)系REF_Ref10438\r\h[6]。典型的循環(huán)伏安(CV)曲線(xiàn)為準(zhǔn)矩形曲線(xiàn)，無(wú)氧化還原峰；恒流充放電（GCD）曲線(xiàn)時(shí)間與電位呈線(xiàn)性關(guān)系呈現(xiàn)（圖2a,b），而后者指的是表面或近表面的超快法拉第反應(yīng)過(guò)程，它主要依賴(lài)于表面法拉第電子向金屬中心的轉(zhuǎn)移，這種轉(zhuǎn)移是通過(guò)插層或吸附電荷補(bǔ)償離子實(shí)現(xiàn)的。典型的例子是過(guò)渡金屬氧化物REF_Ref10506\r\h[7]，如氧化釕（RuO2）和二氧化錳（MnO2）。這些材料的CV曲線(xiàn)通常呈現(xiàn)廣泛的氧化還原峰（在某些情況下甚至沒(méi)有明顯的氧化還原峰），GCD曲線(xiàn)呈準(zhǔn)三角形（圖2a,b）。同樣值得注意的是，雙電層電容器（~4Whkg-1，~15kWkg-1）在功率密度和工作壽命（>100,000次循環(huán)）上是明顯的，而偽電容器（~40Whkg-1，~5kWkg-1，基于電極質(zhì)量）在能量密度上表現(xiàn)優(yōu)異在這方面，偽電容器可以被認(rèn)為是EDLC的補(bǔ)充REF_Ref10565\r\h[8]。然而，能量密度仍然不足以支持SCs的廣泛應(yīng)用，在能量/功率密度都至關(guān)重要的情況下。考慮到這一點(diǎn)，為了進(jìn)一步提高能量密度，研究人員開(kāi)發(fā)了由電池型電極和傳統(tǒng)超級(jí)電容器電極組成的合超級(jí)電容器。整個(gè)電池型電極可用于氧化還原反應(yīng)，材料利用率高。電池型材料有三種眾所周知的儲(chǔ)能機(jī)制:插層、轉(zhuǎn)化和合金反應(yīng)。CV曲線(xiàn)上明顯的氧化還原峰和GCD曲線(xiàn)上明顯的平臺(tái)是電池型電極的典型特征圖1-2（a,b）所示。需要指出的是，對(duì)于電池型材料，GCD曲線(xiàn)中電位與時(shí)間的關(guān)系是非線(xiàn)性的，這意味著這些材料的電容取決于測(cè)試電位窗口。CV曲線(xiàn)上明顯的氧化還原峰說(shuō)明在相應(yīng)的電位中發(fā)生了大量的電荷轉(zhuǎn)移。因此，超級(jí)電容器電極的電容可由下式計(jì)算REF_Ref10621\r\h[9]：C=I雖然電荷存儲(chǔ)能力令人印象深刻，但電池型電極也不完美。在充放電過(guò)程中，體相氧化還原反應(yīng)不可避免地會(huì)引起極大的體積變化。電池型電極的固有電導(dǎo)率通常不足，在高電流速率或長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)時(shí)導(dǎo)致容量快速衰減。目前，電池類(lèi)材料反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲鈍、結(jié)構(gòu)退化不利的問(wèn)題，只要將材料縮小到納米級(jí)，并合理引入多孔/空心結(jié)構(gòu)REF_Ref10693\r\h[10]即可解決。這些策略的訣竅很容易理解，可以被描述為縮短了從電解質(zhì)到電池類(lèi)型材料內(nèi)部的擴(kuò)散距離。因此，電池型電極中的氧化還原反應(yīng)以表面或近表面為主，呈現(xiàn)出類(lèi)似假電容器的儲(chǔ)能特性或具有增強(qiáng)速率能力的電池型氧化還原特性。因此，Dunn提出REF_Ref10745\r\h[11]了“外在偽電容”的概念來(lái)區(qū)分尺寸重要的偽電容材料;即體相呈現(xiàn)電池型電荷存儲(chǔ)特征，納米級(jí)以贗電容型為主。在這方面，鎳基納米材料是典型的外源性假電容超級(jí)電容器電極。圖1-2介紹了不同電極的電化學(xué)特性和贗電容的種類(lèi)REF_Ref10745\r\h[11]。1.2.2鎳基材料的反應(yīng)機(jī)理如前所述，固有體鎳基材料是通過(guò)法拉第氧化還原反應(yīng)儲(chǔ)存能量的電池型材料。在鎳基材料中，Ni(OH)2是研究最廣泛的材料之一，已在鎳鋅電池、鎳鎘電池和鎳氫電池中得到了實(shí)際應(yīng)用。此外，大量研究也建立并支持了Ni(OH)2的氧化還原反應(yīng)機(jī)理。因此，在KOH電解質(zhì)中，Ni(OH)2的儲(chǔ)能能力主要是由Ni2+和Ni3+之間的可逆氧化還原REF_Ref10905\r\h[12]提供的：Ni(OH)2+OH－?NiOOH+H2O+e－在三電極測(cè)量模式下，該反應(yīng)通常在CV曲線(xiàn)上產(chǎn)生0~0.6V的強(qiáng)氧化還原對(duì)，在GCD曲線(xiàn)上產(chǎn)生平坦的平臺(tái)。因此，Ni(OH)2被用作混合超級(jí)電容器的正極。對(duì)于其他鎳基材料REF_Ref11117\r\h[13]（除了鎳基金屬有機(jī)框架(mof)和鈣鈦礦），前面提出的反應(yīng)機(jī)理可以描述如下:用I和對(duì)應(yīng)的v作為變量，從擬合的直線(xiàn)中得到。計(jì)算得到的b值可以反映初級(jí)電荷儲(chǔ)存過(guò)程。純電池反應(yīng)、純雙電層電容器和純假電容的b值分別為0.5、1和非常接近1。b值介于0.5和1之間表明材料中存在電容性和擴(kuò)散控制過(guò)程。Dunn進(jìn)一步提出了一種方法來(lái)量化電容和擴(kuò)散過(guò)程的貢獻(xiàn)。i=k1v+k2v該方程為揭示未研究材料或改性后的動(dòng)態(tài)特性提供了一個(gè)工具，并已在許多研究中得到應(yīng)用。然而，該方法是在理想條件下建立的；氧化還原反應(yīng)受到半無(wú)限擴(kuò)散的限制。CV試驗(yàn)中實(shí)際的氧化還原反應(yīng)不可避免地受到極化（主要是歐姆極化）和剩余電流等諸多因素的影響，在特定電位下的實(shí)際電流與理想條件相比存在偏差REF_Ref11235\r\h[14]。因此，電容貢獻(xiàn)的部分CV曲線(xiàn)面積超出了測(cè)試的CV曲線(xiàn)邊緣，這在理論上是不合理的，但在許多文章中都可以找到。此外，在許多鎳基材料中，可能推翻先前提出的反應(yīng)機(jī)理的轉(zhuǎn)化過(guò)程通常被忽略。事實(shí)上，許多鎳基材料已經(jīng)通過(guò)非原位XRD,XPS,Raman表征證明了轉(zhuǎn)化反應(yīng)的存在。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，在充放電過(guò)程中，表面甚至主體轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，并參與電荷存儲(chǔ)過(guò)程，這意味著氧化還原特性和高容量可能是由活化產(chǎn)生的Ni(OH)2而不是原始材料本身貢獻(xiàn)的。不同鎳基材料相似的電位窗和氧化還原峰也可以支持這一假設(shè)（圖1-3）所示。由此可以認(rèn)為，Ni(OH)2的氧化還原反應(yīng)是鎳基材料的基本反應(yīng)機(jī)理REF_Ref11437\r\h[15]。圖1-3各種鎳基材料的典型CV曲線(xiàn)。(a)Ni(OH)2;(b)NiO;(c)Ni3S2;(d)Ni3Se2;(e)Ni3N;(f)Ni12P5。1.3鎳基材料的設(shè)計(jì)策略與電化學(xué)性能鎳基材料是超級(jí)電容器中一個(gè)強(qiáng)大的家族REF_Ref11515\r\h[16]，并且這些材料的成員正在增長(zhǎng)。各種鎳基材料已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，包括金屬鎳、氫氧化物、雙金屬化合物、氧化物、硫化物、磷化物、磷酸鹽、氮化物、碳化物、硼化物、硅酸鹽、金屬有機(jī)框架和鈣鈦礦REF_Ref11568\r\h[17]。鎳金屬通常與其他材料復(fù)合作為導(dǎo)電部件。還需要澄清的是，在低電流密度下，Ni泡沫或Ni箔的比電容一般低于50Fg?1。由于所報(bào)道的Ni基材料可以提供超過(guò)1000Fg?1的比電容，因此Ni泡沫或Ni箔對(duì)所設(shè)計(jì)的Ni基材料的總電容的貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)，主要用作支持活性材料生長(zhǎng)的宏觀(guān)襯底和集流器。同時(shí)，雖然鎳基雙金屬化合物的電化學(xué)性能非常有前景REF_Ref11653\r\h[18]，但這些材料最近才由周汝強(qiáng)進(jìn)行了全面的總結(jié)REF_Ref11702\r\h[19]。因此，這里我們主要關(guān)注其他鎳基材料在設(shè)計(jì)策略、增強(qiáng)機(jī)制和電化學(xué)性能方面的總體趨勢(shì)和關(guān)鍵成果，并在以下部分進(jìn)行系統(tǒng)討論。1.3.1氫氧化鎳氫氧鎳是一種獨(dú)特的鎳基材料；也就是說(shuō)，它們已經(jīng)作為鎳鋅電池、鎳鎘電池、鎳氫電池的正極而不是實(shí)驗(yàn)室的原型電極而商業(yè)化REF_Ref11760\r\h[20]。這些材料也是有希望用于超級(jí)電容器的電極材料，主要是因?yàn)樗鼈兓陔姵匦蛯?duì)偶反應(yīng)（(Ni(OH)2+OH??NiOOH+H2O+e?）的高理論電容（2082Fg?1）。根據(jù)前人的研究，氫氧鎳有α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2兩種典型的晶相，其中α-Ni(OH)2由插入陰離子或水的層狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，β-Ni(OH)2采用六方密排結(jié)構(gòu)。在這方面，α-Ni(OH)2對(duì)超級(jí)電容器更具競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)閷訝罱Y(jié)構(gòu)有利于OH?擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了高材料利用率和速率性能。然而，由于α-Ni(OH)2REF_Ref11966\r\h[21]的固有電導(dǎo)率（~10?17Scm?1）較差和結(jié)構(gòu)耐久性不足，這兩相的實(shí)際電化學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論性能（~102Fg?1）。一般來(lái)說(shuō)，α-Ni(OH)2在水溶液中不穩(wěn)定，緩慢地轉(zhuǎn)化為β相，失去其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)REF_Ref12159\r\h[22]。同時(shí)，重復(fù)的二相反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮，不可避免地會(huì)在電極材料中產(chǎn)生應(yīng)力/應(yīng)變和裂紋。由于已經(jīng)了解了令人不快的電化學(xué)性能的根源，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多策略來(lái)解決這些問(wèn)題，通?？梢苑譃樗拇箢?lèi):1）與導(dǎo)電材料復(fù)合或在導(dǎo)電襯底上生長(zhǎng)構(gòu)建高比表面積納米結(jié)構(gòu)REF_Ref12306\r\h[23]陰極摻雜用其他過(guò)渡金屬化合物構(gòu)建熱結(jié)構(gòu)REF_Ref12365\r\h[24]?？偟膩?lái)說(shuō)，復(fù)合和納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)引入外部輔助、提供電子遷移途徑和形成空隙空間來(lái)承受體積變化來(lái)解決問(wèn)題，這不能有效改善Ni(OH)2的內(nèi)在缺陷。因此，Ni(OH)2的電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性仍然較差。相比之下，陰極摻雜旨在通過(guò)調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)和電子分布來(lái)提高Ni(OH)2的固有特性，從而獲得優(yōu)異的電子/離子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)REF_Ref12472\r\h[25]。1.3.2鎳氧化物鎳氧化物，包括NiO和Ni2O3，由于其在環(huán)境條件下優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和地球上豐富的資源，在A(yíng)HSCs領(lǐng)域被廣泛探索其電化學(xué)儲(chǔ)能能力REF_Ref12554\r\h[26]。由于純相和井晶Ni2O3的合成較為復(fù)雜，且對(duì)Ni2O3的物理化學(xué)性質(zhì)尚未完全了解，因此NiO仍是目前超級(jí)電容器中主要研究的氧化鎳。NiO的優(yōu)點(diǎn)是多方面的，如超高的理論電容（~2500Fg?1）、低成本、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性和環(huán)境友好REF_Ref12665\r\h[27]。然而，NiO的缺點(diǎn)也很棘手。首先，作為典型的本質(zhì)p型半導(dǎo)體和Mott-Hubbard絕緣體，NiO具有3.6~4.0eV的大帶隙和較差的電子導(dǎo)電性（~10?11S·m?1），極大地限制了電子遷移和儲(chǔ)能活性。因此，實(shí)驗(yàn)電容低于理論REF_Ref12776\r\h[28]。其次，氧化還原反應(yīng)過(guò)程中NiO顆粒的體積變化和嚴(yán)重聚集往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)惡化（如裂紋、斷裂和脫落）。在之前的研究中，錨定在宏觀(guān)襯底上的NiO陣列在重復(fù)充放電過(guò)程中發(fā)生熔合和丟失，導(dǎo)致較差的循環(huán)壽命REF_Ref12832\r\h[29]。為了克服這些挑戰(zhàn)，各種策略相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如碳質(zhì)雜化、引入空位和陰極/陽(yáng)極摻雜。最近，人們探索了一種新的策略，即構(gòu)建多組分材料或所謂的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)與其他具有特定特性的材料（如高導(dǎo)電性、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的界面潤(rùn)濕性）的混合，以及NiO與組合材料之間未揭示的協(xié)同效應(yīng)，克服了NiO的缺點(diǎn)。得益于不同材料的多用途優(yōu)勢(shì)和潛在的協(xié)同效應(yīng)，NiO基異質(zhì)結(jié)構(gòu)在比電容、倍率能力和循環(huán)壽命方面比裸NiO電極更具競(jìng)爭(zhēng)力。1.3.3硫化鎳鎳硫化物包括Ni3S2、α-NiS、β-NiS、NiS2、Ni3S4、Ni7S6和Ni9S8，是鎳基材料中一個(gè)龐大的家族，其在納米材料中的潛力備受關(guān)注REF_Ref13080\r\h[30]。與氧化鎳相比，硫化鎳具有更小的帶隙，這使得它們比氧化物具有更高的導(dǎo)電性?？紤]到硫化鎳的不同相態(tài)，以化學(xué)計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)近年來(lái)電容器中硫化鎳的研究進(jìn)展進(jìn)行了深入討論，提出了發(fā)展硫化鎳的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)Ni3S2回顧近年來(lái)關(guān)于硫化鎳的研究，Ni3S2是研究最廣泛的硫化鎳材料，主要是因?yàn)樗子谥苽浜透呃碚撾娙荩?412Fg?1）REF_Ref13338\r\h[31]。由于對(duì)Ni3S2的大量研究，Ni3S2的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯露出來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，晶體結(jié)構(gòu)中相互連接的Ni-Ni鍵構(gòu)建了一個(gè)連續(xù)的Ni三角形網(wǎng)絡(luò)，從而具有顯著的金屬性能和優(yōu)異的導(dǎo)電性，有利于電化學(xué)反應(yīng)。然而，制備的Ni3S2電極的電化學(xué)性能較差。具體來(lái)說(shuō)，實(shí)際合成的Ni3S2沒(méi)有完全結(jié)晶化，導(dǎo)致電子導(dǎo)電性差（~10?17S/cm-1）REF_Ref14291\r\h[32]。同時(shí)，Ni3S2的離子電導(dǎo)率也較低;這樣，只有Ni3S2表面可以參與氧化還原反應(yīng)，內(nèi)部的Ni3S2被浪費(fèi)了。此外，Ni3S2的晶體結(jié)構(gòu)不能承受離子的重復(fù)插入/提取。因此，Ni3S2的比電容在3000次循環(huán)以下迅速衰減，這嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。幸運(yùn)的是，先進(jìn)的Ni3S2基材料已經(jīng)設(shè)計(jì)出來(lái)，挑戰(zhàn)已經(jīng)基本解決。從包括直接熱液在內(nèi)的多個(gè)方面解決了上述問(wèn)題硫化，陰極/陽(yáng)極取代，構(gòu)建高有序?qū)哟侮嚵械取４送?，最近開(kāi)發(fā)的高性能Ni3S2基電極材料的生產(chǎn)路線(xiàn)考慮了結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和各組分之間的協(xié)同效應(yīng)以及簡(jiǎn)單性。例如，Liu等REF_Ref14350\r\h[33]人通過(guò)一鍋水熱法制備了MoS2/Ni3S2分層結(jié)構(gòu)，只需要兩種原料和12小時(shí)。Wang等人REF_Ref14399\r\h[34]開(kāi)發(fā)了一種交聯(lián)原位硫化策略，合成了包裹在N摻雜多孔碳上的附著Ni3S2@Co9S8（Ni3S2@Co9S8/N-HPC-800，）.訣竅是利用ZIF-8前驅(qū)體絡(luò)合固定Ni離子，利用氣凝膠蓬松的結(jié)構(gòu)將硫脲儲(chǔ)存在前驅(qū)體內(nèi)部，從而在后續(xù)退火過(guò)程中實(shí)現(xiàn)原位硫化，避免了繁瑣的多步水熱反應(yīng)和碳化過(guò)程的合成路線(xiàn)。Tao等REF_Ref14726\r\h[35]通過(guò)簡(jiǎn)單的一步溶劑熱反應(yīng)，可控地制備出不同組分比例的NiSe/Ni3S2異質(zhì)結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)磷化處理在NiSe/Ni3S2表面外晶生長(zhǎng)Ni12P5，形成有序的三組分分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)。作者考慮了材料中的協(xié)同效應(yīng)，推測(cè)優(yōu)異的電化學(xué)性能可能與異質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)電子密度的重新分布密切相關(guān)REF_Ref14726\r\h[35]。在深入了解材料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下，比面積電容可以達(dá)到驚人的13,400mFcm?2的高比電容，并且在連續(xù)10,000次循環(huán)中保持在初始電容的90%以上。NiS由于優(yōu)異的理論電容（1968.6Fg?1），NiS最近成為另一個(gè)主要研究的硫化鎳REF_Ref15006\r\h[36]。內(nèi)稟NiS還存在電子/離子傳輸緩慢和結(jié)構(gòu)耐久性較差的問(wèn)題，因此，內(nèi)稟NiS無(wú)法保持超過(guò)5000次循環(huán)的大初始電容?？紤]到這些挑戰(zhàn)，人們已經(jīng)投入了大量的精力來(lái)開(kāi)發(fā)高性能的基于NiS的電極，該電極具有高速率、高電容和超過(guò)5000次循環(huán)的長(zhǎng)壽命。綜述了近年來(lái)NiS基電極材料的研究進(jìn)展，主要成果是設(shè)計(jì)了魯棒的NiS結(jié)構(gòu)和可擴(kuò)展的合成方法。至于堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，ShuguangChen和他的同事提出了一種新型的三明治狀NiS/NiTe/Ni正極REF_Ref15006\r\h[36]。這種設(shè)計(jì)考慮了體積膨脹/收縮的順序，并利用它來(lái)提高整個(gè)電極的結(jié)構(gòu)耐久性。具體來(lái)說(shuō)，在充電過(guò)程中，外層的NiS層會(huì)在較晚的時(shí)間內(nèi)膨脹，這可以緩解內(nèi)層的結(jié)構(gòu)退化。同時(shí)，外部NiS層是早期的體積收縮，這可以放松NiTe層的拉應(yīng)力，從而保證區(qū)分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（圖1-4）所示。得益于連續(xù)的體積應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，由NiS/NiTe/Ni正極和活性炭負(fù)極組裝的完整器件具有超過(guò)20萬(wàn)次循環(huán)的超長(zhǎng)壽命，電容衰減可以忽略不計(jì)，這是NiS基電極材料的最高性能REF_Ref15006\r\h[36]。最近，Xiong等人REF_Ref15232\r\h[37]提出了一種具有良好重塑、形狀記憶和自修復(fù)性能的智能碳化無(wú)木質(zhì)素木材(CLFW)@Ni-NiS/vitrimer(V)復(fù)合多功能材料（圖1-4）所示。圖1-4NiS基電極材料在材料設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)方面的最新進(jìn)展。(a)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的說(shuō)明；(b)CLFW@Ni-NiS/V材料在重塑、形狀記憶和自愈特性方面的展示。裂紋和破損可以通過(guò)在90°C左右加熱材料來(lái)修復(fù)。加熱后可調(diào)整形狀，冷卻后可保持形狀，在可穿戴和可拉伸的SC應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力。一般來(lái)說(shuō)，碳化的生物質(zhì)材料很脆，不能重塑REF_Ref15431\r\h[38]。作者認(rèn)為，通過(guò)添加玻璃體，所制備的電極具有重塑和自愈的特性，可以在裂紋界面處誘導(dǎo)羥基與碳鹽之間快速有效的反式碳酸化交換反應(yīng)，快速形成橫跨裂紋的共價(jià)鍵。在可擴(kuò)展的合成方法方面，固相合成路線(xiàn)和激光輻照法已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，均表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。具體來(lái)說(shuō)，張德毅提出的固相合成路線(xiàn)包含三個(gè)步驟。首先,將氧化石墨烯（GO）粉末分散在甲酸鎳溶液中，然后在溶劑中蒸發(fā)，制備氧化石墨烯/甲酸鎳混合物。其次，將混合物與硫粉仔細(xì)研磨，并在500℃下退火30分鐘。最后，將煅燒的混合物在600℃下在惰性氣體保護(hù)下退火2小時(shí)，以還原氧化石墨烯（rGO）。不同成分比例的高結(jié)晶NiS/rGO粉末REF_Ref15500\r\h[39]。該方法不使用有毒溶劑，不需要處理物質(zhì)合成反應(yīng)產(chǎn)生的廢液，安全性高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，激光輻照由于其直接和節(jié)能的過(guò)程而被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單和環(huán)保的合成材料的方法。激光輻照產(chǎn)生的NiS納米材料的空白由Huang等人填補(bǔ)REF_Ref15562\r\h[40]。利用無(wú)聚焦納秒脈沖激光輻照前驅(qū)體溶液，在優(yōu)化條件下制備了NiS納米材料。1.3.4磷化鎳和磷酸鹽雖然對(duì)磷化鎳的研究不如氧化鎳那么多，但磷化鎳的物理化學(xué)性質(zhì)是非常吸引人的。由于磷的電負(fù)性較小，磷化鎳具有共價(jià)鍵和金屬鍵，具有較好的類(lèi)金屬性能和優(yōu)異的電子導(dǎo)電性。此外，共存的直接Ni-Ni和P-P鍵合網(wǎng)絡(luò)為優(yōu)越的電子/離子傳遞動(dòng)力學(xué)提供了一個(gè)具有大通道和空腔的開(kāi)放框架。此外，磷化鎳在典型的酸性和堿性環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，確保了超級(jí)電容器在水電解質(zhì)中的穩(wěn)定工作REF_Ref15627\r\h[41]。到目前為止，各種磷化鎳已經(jīng)探索了它們作為SCs的潛力，包括Ni2P、Ni7P3和Ni12P5。其中，Ni2P因其優(yōu)異的電導(dǎo)率（1.2×10?3Scm?1）和較高的理論電容量（1951.2Cg?1）而成為最受關(guān)注的相。主要的挑戰(zhàn)是通過(guò)一種簡(jiǎn)單、節(jié)省成本的環(huán)保工藝合成磷化鎳。采用油浴法氣固反應(yīng)制備磷化鎳。氣固法通常以磷酸鹽和過(guò)渡金屬鹽為反應(yīng)物，在特定的氣體環(huán)境下退火后得到磷化物，需要嚴(yán)格的氣體環(huán)境和回火溫度條件。油浴法需要油胺、三苯基膦等危險(xiǎn)試劑。所產(chǎn)生的廢液是難以處理且會(huì)破壞環(huán)境，造成不良影響?？紤]到這一點(diǎn)，Hong等人直接使用Ni泡沫作為Ni資源，原位生長(zhǎng)Ni2P。通過(guò)水熱反應(yīng)和隨后的高溫氣固磷化，合成過(guò)程中含有低濃度氫氟酸（0.3wt%）腐蝕REF_Ref15859\r\h[42]。該方法簡(jiǎn)化了水熱出水組分的復(fù)雜性，有利于水的凈化。Cao等人開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)便的一步共電化學(xué)方法，在Ni泡沫襯底上生產(chǎn)非晶NixP球。通過(guò)電沉積時(shí)間（10-30min）可以控制質(zhì)量載荷和球體直徑。Zhao等利用三苯基膦（triphenylphosphine,TPP）作為磷源，提出了一種簡(jiǎn)便的一步膠體法將Ni泡沫從金屬Ni轉(zhuǎn)化為Ni2P。當(dāng)用作SCs電極時(shí)，制備的Ni2P在1Ag?1時(shí)具有1032Cg?1(2293Fg?1)的比電容和超過(guò)10,000次循環(huán)的循環(huán)穩(wěn)定性，具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。最近，Gan等人基于陰離子溢出形成機(jī)制，通過(guò)一步水熱法合成REF_Ref15993\r\h[43]了Ni12P5納米線(xiàn)，表現(xiàn)出優(yōu)異的電子導(dǎo)電性（13.8Scm?1）和速率能力（在1Ag?1下707.2Cg?1）；481.7Cg?1,10Ag?1，圖1-5（a,b）所示。具體來(lái)說(shuō)，在水熱反應(yīng)過(guò)程中，紅磷表面的P??向外擴(kuò)散并不斷形成Ni12P5，直到所有紅磷被消耗圖1-5（a）所示。上述方法提高了生產(chǎn)硫化鎳的簡(jiǎn)單性和可擴(kuò)展性，促進(jìn)了這些有吸引力的材料的實(shí)際應(yīng)用。圖1-5(a)水熱法制備N(xiāo)i12P5納米線(xiàn);(b)Ni12P5納米線(xiàn)的優(yōu)勢(shì);(c)CoSe2/Ni0.85Se陣列的制備方法和(d)電化學(xué)活化效率;(e)以泡沫鎳為Ni資源的層次化Ni3Se2@Ni(OH)2陣列的合成路線(xiàn)以及相對(duì)于裸Ni3Se2可逆容量的進(jìn)步。除磷化鎳外，磷酸鎳也可用于SCs。通常，磷酸鎳具有基于六方晶體結(jié)構(gòu)的開(kāi)放框架結(jié)構(gòu)、強(qiáng)P-O共價(jià)鍵的優(yōu)越化學(xué)穩(wěn)定性、獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)以及豐富的氧化還原行為，從而具有優(yōu)異的儲(chǔ)能性能。2015年，Liu等人通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)沉淀法制備出了花狀非晶Ni3(PO4)2，在0.5ag?1下可提供1464Fg?1的優(yōu)異可逆電容，證明了其滲透性這種材料作為超級(jí)電容器的電池型電極的潛力。Li等REF_Ref17109\r\h[44]以5′-三磷酸腺苷(ATP)二鈉鹽為磷源，采用水熱法合成了孔道豐富的氨磷磷酸鎳（Ni3(PO4)2?8H2O）空心微球，在0.5ag?1下獲得了1034Fg?1的高電容。Kim的研究小組將NiCo(OH)2納米片沉積在焦磷酸鎳（Ni2P2O7）納米片表面，以構(gòu)建2D/2D納米結(jié)構(gòu)，其電容達(dá)到2529Fg?1（281mAhg?1,4.3Fcm?2）。由2D/2D納米結(jié)構(gòu)陣列和活性炭組裝的完整器件可以在寬電壓窗（1.8V）下工作，具有可接受的能量密度（78Whkg?1,221Fg?1），并且在10,000次循環(huán)中仍然能夠保持在91.83%的初始電容。1.3.5鎳化物硒化鎳是一種新興的超導(dǎo)電極材料。人們認(rèn)為，由于Se(10?3Sm?1)具有更好的金屬和電子性能，與相應(yīng)的氧化物和硫化物相比，金屬硒化物具有更強(qiáng)的固有電子導(dǎo)電性，這更有利于在沒(méi)有高導(dǎo)電性碳材料輔助的情況下實(shí)現(xiàn)高速率儲(chǔ)能。因此，在環(huán)境條件下可以穩(wěn)定存在的硒化鎳有三種相:NiSe2REF_Ref17436\r\h[45]、Ni1-xSe（x=0-0.15）和Ni3Se2。雖然假設(shè)所有Ni離子都參與儲(chǔ)能反應(yīng)，Ni3Se2的理論電容是硒化鎳中最高的，但Ni3Se2的實(shí)驗(yàn)電容通常低于2000Fg?1，低于其他硒化鎳。這一矛盾的結(jié)果可能推斷出能量?jī)?chǔ)存過(guò)程可能比預(yù)測(cè)的更復(fù)雜。盡管如此，硒化鎳對(duì)sc仍然具有競(jìng)爭(zhēng)力。至于NiSe2，許多具有不同納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如NiSe2修飾的rGO、聚苯胺/NiSe2核殼納米管、NiSe2@Fe3Se4雜化復(fù)合材料、固定在rGO上的2D/3DNiSe2/MnSe、NiSe2/中空介孔碳等，具有優(yōu)異的高比電容，約為~2400Fg?1。其中，NiS2/中空介孔碳電極表現(xiàn)出最令人感興趣的速率性能（1153.5Cg?1,1Ag?1;774.5Cg?1(40Ag?1)），這可以歸因于引入空心碳球增強(qiáng)了NiS2的OH-吸附/解吸動(dòng)力學(xué)，從而導(dǎo)致了優(yōu)異的電容儲(chǔ)能行為。Wu的團(tuán)隊(duì)提出了一種室溫電沉積方法在碳布上沉積NiSe2納米片。該方法具有可控、簡(jiǎn)單、高效、電化學(xué)等特點(diǎn)。1.3.6其他鎳基材料除了上述相對(duì)成熟的材料外，人們還開(kāi)發(fā)了多種新型材料，如鎳鎳三晶、碳化鎳、硼化鎳、硅化鎳、碲化鎳、Ni-MOFs、鈣鈦礦REF_Ref17955\r\h[46]等，對(duì)這些材料的潛力進(jìn)行了初步探索。一般來(lái)說(shuō)，氮化鎳和碳化物具有有利于快速電子傳遞的類(lèi)金屬導(dǎo)電性，MOF材料具有異常的孔隙率和比表面積（>7000m2g?1），具有良好的離子擴(kuò)散通道和電解質(zhì)潤(rùn)濕性。MOF比鎳鎳三極管和碳化物更吸引人們的興趣，主要是因?yàn)樗鼈円子谥苽?。通常，MOF材料分別由金屬或金屬-氧基團(tuán)和有機(jī)構(gòu)建塊作為節(jié)點(diǎn)和連接體進(jìn)行配位組裝，并且可以通過(guò)濕化學(xué)方法合成（例如，熱液、溶劑熱、化學(xué)浴沉積）它們更容易擴(kuò)大規(guī)模。1.4本論文的研究意義及主要內(nèi)容1.4.1本論文的研究意義理想的儲(chǔ)能裝置應(yīng)具有高能量/功率密度和足夠長(zhǎng)的循環(huán)壽命。結(jié)合電容器和電池的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的合理途徑，這就是為什么在超級(jí)電容器中引入高容量電池型電極的原因。鎳基材料具有資源優(yōu)勢(shì)和較高的理論容量，是很有前途的水雜化超導(dǎo)材料的陰極材料。近年來(lái)，人們對(duì)鎳基材料進(jìn)行了大量的研究，其發(fā)展趨勢(shì)可歸納為四類(lèi)。1）納米結(jié)構(gòu)和組成更加復(fù)雜；2）異質(zhì)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用REF_Ref18788\r\h[47]，通常與其他設(shè)計(jì)策略相結(jié)合，以獲得卓越的儲(chǔ)能性能；3）更多的工作集中在鎳基材料的實(shí)際應(yīng)用上；4）考慮并執(zhí)行激活過(guò)程以進(jìn)一步提高儲(chǔ)能性能。得益于這些努力，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的一步法(如電沉積、水熱/溶劑熱反應(yīng)、膠體法)制備磷化鎳和多種分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并直接使用Ni泡沫作為Ni資源制備獨(dú)立的Ni基電極材料，簡(jiǎn)化了合成路線(xiàn)，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，合理的設(shè)計(jì)與活化工藝相結(jié)合，可以使Ni基材料的電化學(xué)性能提高到一個(gè)特殊的水平（容量在4000Fg?1以上;超長(zhǎng)循環(huán)壽命(超過(guò)20萬(wàn)次循環(huán)），改進(jìn)的機(jī)制被廣泛探索。與此同時(shí)，一些最近開(kāi)發(fā)的純材料，如Ni2P、Ni3S4、Ni3Se2、NiS和Ni3C，與許多先進(jìn)的Ni(OH)2或具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)/組件設(shè)計(jì)的NiO基材料相比，也可以提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的儲(chǔ)能性能。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，有望將這些新材料的電化學(xué)性能提高到一個(gè)顯著的水平。1.4.2本論文的研究?jī)?nèi)容本論文為研究Ni(OH)2@NiS微球活性材料性能及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用，采用水熱法-原位合成Ni(OH)2@NiS微球活性材料，再制備出純Ni(OH)2電極材料，將制備好的Ni(OH)2@NiS微球活性材料與純Ni(OH)2電極材料放置在恒溫箱中進(jìn)行三電極測(cè)試測(cè)試循環(huán)伏安測(cè)試（CV）、恒流充放電測(cè)試（GCD）、交流阻抗譜測(cè)試（EIS），分析對(duì)比兩種材料電化學(xué)性能，對(duì)合成Ni(OH)2@NiS微球活性材料性能對(duì)比純Ni(OH)2電極材料提高部分，進(jìn)行分析討論，觀(guān)察對(duì)比硫化后的Ni(OH)2@NiS微球活性材料對(duì)比純Ni(OH)2電極材料性能是否有顯著提高。

2Ni(OH)2@NiS核殼結(jié)構(gòu)微球的制備與表征2.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備2.1.1實(shí)驗(yàn)材料表2-1實(shí)驗(yàn)材料藥品與試劑分子式/別稱(chēng)規(guī)格產(chǎn)地氫氧化鎳Ni(OH)2商業(yè)級(jí)新鄉(xiāng)市和略利達(dá)電源材料有限公司氫氧化鉀NiS90%上海阿拉丁生化科技股份有限公司導(dǎo)電炭黑A(yíng)CEF納米級(jí)江西縉禧納米材料有限公司PVDF(CH2CF2)n分析純太原力之源科技有限公司鋅片Zn99.99%國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司去離子水H2O自制NMPC5H9NOAR：500ml國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司泡沫鎳泡沫鎳1mm市售2.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備表2-2實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備型號(hào)廠(chǎng)家電化學(xué)工作站CS2350M武漢科思特儀器股份有限公司電子分析天平常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司電池封裝機(jī)深圳科晶智達(dá)科技有限公司真空干燥箱上海樹(shù)立儀器表有限公司X射線(xiàn)衍射儀D8Advance德國(guó)布魯克公司掃描電子顯微鏡ZEISSEVO10德國(guó)蔡司公司2.3電極材料的制備2.3.1Ni(OH)2@NiS微球活性材料制備1.用電子分析天平分別稱(chēng)量2.4g的Ni(OH)2和2.4g的Na2S·9H2O，將其放入燒杯，配制成50ml的溶液。2.將溶液轉(zhuǎn)移到一個(gè)容量為100ml的反應(yīng)釜中，放入真空烘箱中，在120℃下加熱3小時(shí)，使其充分反應(yīng)。3.完成反應(yīng)之后等待反應(yīng)釜冷卻至室溫，粉末顏色由未包覆樣品的綠色變?yōu)楹谏?，用抽濾方式獲得固體樣品，使用去離子水過(guò)濾多次后放置在真空干燥箱，在70℃中烘干3小時(shí)，最終得到Ni(OH)2@NiS核殼結(jié)構(gòu)微球。2.3.2純Ni(OH)2電極材料（1）使用水熱法-原位合成Ni(OH)2@NiS微球，控制材料比例，溫度和時(shí)間，已達(dá)到晶體所需的核殼結(jié)構(gòu)。將制備好的Ni(OH)2@NiS納米顆粒，通過(guò)比例配制出Ni(OH)2@NiS電極漿料，漿料均勻涂抹在泡沫鎳（１ｃｍ×１ｃｍ）上，將其放進(jìn)烘箱烘干。為了對(duì)比純Ni(OH)2電極。（2）通過(guò)活性物質(zhì)（Ni(OH)2）：導(dǎo)電劑（ACEF）：粘結(jié)劑（PVDF）=8：1：1比例配制出Ni(OH)2電極漿料，根據(jù)制備材料性質(zhì)的不同略有變化。將1-甲基-2吡咯烷酮（NMP）作為溶劑，與配置好的漿料攪拌混合均勻后，漿料均勻涂抹在泡沫鎳（１ｃｍ×１ｃｍ）上，負(fù)載量約5~10mg最佳，將其放入烘箱80℃干燥24h后，烘干備用。再在對(duì)壓機(jī)上用20MPa的力壓片即可得到電極片。

2.4材料物相表征2.4.1掃描電子顯微鏡（SEM）掃描電子顯微鏡(SEM)，它使用極窄聚焦的高能電子束對(duì)樣品進(jìn)行掃描，通過(guò)電子束與物質(zhì)的相互作用，激發(fā)出各種物理信息，再對(duì)這些信息進(jìn)行收集、放大、成像，以達(dá)到對(duì)物質(zhì)進(jìn)行微觀(guān)形貌表征的目的。新型的掃描電鏡分辨率可達(dá)1nm;放大倍率可達(dá)30萬(wàn)倍以上不但可調(diào)節(jié)；且景深較大，視野大，立體成像效果好。另外，掃描電鏡等組合分析儀器可以對(duì)微觀(guān)形貌進(jìn)行觀(guān)察，并對(duì)物質(zhì)微區(qū)成分進(jìn)行分析。本實(shí)驗(yàn)利用SEM對(duì)材料進(jìn)行組織形貌分析。用于察看Ni(OH)2@NiS微球材料的形貌，驗(yàn)證其是否為核殼結(jié)構(gòu)。本實(shí)驗(yàn)所采用的測(cè)試設(shè)備為德國(guó)蔡司的掃描電子顯微鏡。具體包括：1.取適量的Ni(OH)2@NiS微球復(fù)合材料樣品，在其表面覆蓋一層薄的導(dǎo)電金屬涂層，以提高其導(dǎo)電性。2.將覆蓋導(dǎo)電金屬涂層的樣品放置于SEM儀器的樣品臺(tái)上，開(kāi)啟真空狀態(tài)，通過(guò)微調(diào)電子束、掃描電子量等參數(shù)，調(diào)整SEM的成像條件。3.在適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)下，觀(guān)察Ni(OH)2@NiS微球復(fù)合材料樣品的外觀(guān)、表面形態(tài)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)，并拍攝圖像。4.對(duì)觀(guān)察到的SEM圖像進(jìn)行分析處理，便能看到Ni(OH)2@NiS微球復(fù)合材料的形貌、尺寸、顆粒分布和表面形態(tài)等信息。2.4.2X射線(xiàn)粉末衍射儀（XRD）\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"X射線(xiàn)衍射（XRD）,通常使用于\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"晶體結(jié)構(gòu)分析。\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"X射線(xiàn)其實(shí)是一種\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"電磁波,當(dāng)入射到\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"晶體時(shí)會(huì)在晶體中產(chǎn)生\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"周期性變化的\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"電磁場(chǎng)。激發(fā)原子中的電子與\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"原子核振動(dòng),由于原子核的質(zhì)量很大振動(dòng)可以忽略不計(jì)。振動(dòng)中的電子是次生X射線(xiàn)的\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"波源,其周相、\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"入射光與波長(zhǎng)相像。按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性，晶體中各個(gè)電子的\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"散射波相互干涉相互疊加，稱(chēng)做衍射。散射波周相相同相互加強(qiáng)的方向稱(chēng)\t"/item/X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%B2%89%E6%9C%AB%E8%A1%8D%E5%B0%84%E4%BB%AA/_blank"衍射方向,產(chǎn)生衍射線(xiàn)。測(cè)試設(shè)備的型號(hào)為設(shè)備型號(hào)BrukerX射線(xiàn)衍射儀，測(cè)試具體包括：1.將制備好的Ni(OH)2@NiS微球復(fù)合材料放置在XRD樣品臺(tái)上，通過(guò)牛頓環(huán)使其垂直于射線(xiàn)，調(diào)整其位置和方向，確保射線(xiàn)正好垂直于樣品表面。2.打開(kāi)XRD儀器，設(shè)置適當(dāng)?shù)腦射線(xiàn)電壓和電流，并打開(kāi)自動(dòng)掃描模式，掃描2θ角度范圍為10~80°。3.掃描結(jié)束后，使用XRD分析軟件處理獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行峰位、峰形和峰面積的處理與分析，和對(duì)數(shù)據(jù)譜圖匹配。4.比較譜圖和標(biāo)準(zhǔn)譜圖，明確Ni(OH)2@NiS微球復(fù)合材料成分。2.5電化學(xué)性能測(cè)試本實(shí)驗(yàn)采用的是三電極測(cè)試體系（又稱(chēng)單電極），用汞/氧化汞（Hg/HgO）為參比電極，鉑片（Pt）作為其對(duì)電極，測(cè)試樣品為工作電極，采用2MKOH電解液為測(cè)試電解質(zhì)，然后測(cè)試材料電化學(xué)性能：分別是循環(huán)伏安法（CV）、恒流充放電（GCD）、交流阻抗譜（EIS），測(cè)試得到各項(xiàng)參數(shù)后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析討論。2.5.1循環(huán)伏安法（CV）循環(huán)伏安法（CyclicVoltammetry）被稱(chēng)為電化學(xué)分析技術(shù)，使用在研究溶液中的化學(xué)反應(yīng)與測(cè)試化合物的電化學(xué)性質(zhì)。該種方法通過(guò)測(cè)量施加在工作電極上的電位與對(duì)應(yīng)的電流，能夠得到相關(guān)被研究物質(zhì)的氧化還原行為的信息。循環(huán)伏安法可以支持確定某一物質(zhì)的氧化還原峰位、電位范圍與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等參數(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在材料科學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用；（1）將待測(cè)體系接入電化學(xué)工作站，檢查接線(xiàn)是否準(zhǔn)確，以2MKOH溶液作為電解液，Hg/HgO電極作為參比電極，Pt（鉑片）電極作為對(duì)電極，對(duì)電極和工作電極應(yīng)盡量保持正對(duì)。（2）實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要對(duì)給定電解液在預(yù)先設(shè)定的兩個(gè)電壓值間進(jìn)行電位循環(huán)掃描，在CS2350M型，電化學(xué)工作站上進(jìn)行；（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)試完成后，將文件保存為.csv或.txt等格式，即可利用Origin等工具作圖，得到對(duì)應(yīng)的CV曲線(xiàn)。2.5.2恒流充放電（GCD）恒流充放電是指在充電或放電過(guò)程中，使用恒定的電流進(jìn)行操作。這種方式可保證電流一直保持恒定，從而在電池充放電過(guò)程中能夠更加準(zhǔn)確地控制電池的充電和放電速率。這種方法通常用于鋰電池、超級(jí)電容器以及其他儲(chǔ)能設(shè)備的充電和放電管理中。2.5.3交流阻抗譜（EIS）交流阻抗譜是一種常用于研究電化學(xué)界面、材料表面或其他界面的測(cè)試方法。通常使用交流信號(hào)在不同頻率下對(duì)待測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果繪制出阻抗譜圖。這種譜圖能夠提供關(guān)于被測(cè)試系統(tǒng)的電學(xué)特性和界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面的信息，經(jīng)常用于電化學(xué)、化學(xué)工程、材料科學(xué)和能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用中。

3Ni(OH)2@NiS正極材料的表征測(cè)試結(jié)果3.1SEM測(cè)試結(jié)果與分析圖3-1Ni(OH)2的SEM圖像圖3-2Ni(OH)2@NiS的SEM圖像利用SEM對(duì)氫氧化鎳粉末材料進(jìn)行形貌分析，結(jié)果如圖3-1所示。圖3-1（a，b）是氫氧化鎳粉末材料在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像。圖3-1（b）中顯示顆粒呈現(xiàn)球形，粒徑在5-10微米之間，圖3-1（a）中顯示顆粒的表面較為光滑。利用SEM對(duì)Ni(OH)2@NiS材料進(jìn)行形貌分析，結(jié)果如圖3-2所示。圖3-2（c，d）是Ni(OH)2@NiS在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像。圖3-2（d）中顯示顆粒直徑有所增加，進(jìn)一步放大后的形態(tài)如圖3-2（a）所示，明顯看出在球狀顆粒的表面具有一定的凹凸和紋路，推測(cè)這正是NiS包覆層，由此證明氫氧化鎳硫化后形成了核殼結(jié)構(gòu)并且整體形態(tài)較為均勻穩(wěn)定。

3.2XRD測(cè)試結(jié)果與分析圖3-3材料的XRD圖譜圖3-3為Ni(OH)2和Ni(OH)2@NiS的XRD衍射圖譜，衍射角從10度變化到80度，出現(xiàn)多個(gè)不同的衍射峰，并且發(fā)現(xiàn)在Ni(OH)2@NiS的圖譜上出現(xiàn)了新的峰，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片進(jìn)行對(duì)比分析，確定該衍射峰就是NiS所產(chǎn)生的，因此可以確定在這個(gè)制備工藝下制備的Ni(OH)2@NiS活性材料，是成功的，沒(méi)有觀(guān)察到其它新的特征。根據(jù)衍射圖譜看出Ni(OH)2和NiS兩種晶體是有比較好的結(jié)晶性，并且Ni(OH)2和NiS晶體間的復(fù)合效果比較好。3.3循環(huán)伏安（CV）測(cè)試CV曲線(xiàn)設(shè)置的電壓掃描窗口為0~0.6V，用不同的掃速進(jìn)行檢測(cè)，分為2mV/s-1、5mV/s-1、10mV/s-1、20mV/s-1、40mV/s-1、80mV/s-1，不同的掃速?gòu)牡偷礁?，分別掃描三次。另外，將掃速為10mV/s-1的Ni(OH)2、Ni(OH)2@NiS曲線(xiàn)，進(jìn)行對(duì)比，如圖3-4（c）所示。根據(jù)公式3-1計(jì)算可得Ni(OH)2、Ni(OH)2@NiS不同的掃速的比電容。Cp=S[2m×ΔV×υ]式中：S——CV曲線(xiàn)所圍面積(V·A)；m——活性物質(zhì)的質(zhì)量(g)；ΔV——電壓掃描范圍(V)；υ——掃速(V/s)。圖3-4(a)不同掃速下Ni(OH)2材料的CV曲線(xiàn)；(b)不同掃速下Ni(OH)2@NiS材料的CV曲線(xiàn)；(c)10mVs-1掃速下Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS材料對(duì)比圖觀(guān)察圖3-4（a,b）中曲線(xiàn)可以看出，都有一對(duì)氧化還原峰，且都具有對(duì)稱(chēng)性，說(shuō)明這兩種材料具有可逆性，隨著掃描速率的提高，氧化還原峰也漸漸不明顯。對(duì)比圖3-4（c）10mVs-1掃速下兩材料可以看出，包覆NiS后的Ni(OH)2材料比純Ni(OH)2材料所圍面積要大，得出包覆NiS后的Ni(OH)2材料比純Ni(OH)2材料比電容要大，因此可以得出NiS包覆Ni(OH)2材料有助于提高電極材料電化學(xué)容量。3.4恒流充放電（GCD）測(cè)試圖3-5所示為負(fù)載量分別為8.96mg、8.8mg的Ni(OH)2、Ni(OH)2@NiS電極在不同電流密度下測(cè)試的放電曲線(xiàn)圖。根據(jù)公式可得單電極或器件的質(zhì)量，比電容量與面積比電容量，使用如下公式：Cm=(IΔt)(mΔV)(3-2Cs=(I?t)(s?式中：I—放電電流（A）；Δt—放電的時(shí)間（t）；ΔV—電壓窗口（V）；S—活性材料的面積（V·A）；M—活性材料的質(zhì)量（mg）。圖3-5(a)不同電流密度下Ni(OH)2材料的gcd曲線(xiàn);(b)不同電流密度下Ni(OH)2@NiS材料的gcd曲線(xiàn);(c)10mAmg-1電流密度下Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS材料的gcd對(duì)比曲線(xiàn)圖3-5（a，b）所示，為不同電流密度下Ni(OH)2材料和Ni(OH)2@NiS材料的gcd曲線(xiàn)，從圖中可以看出隨著電流密度增加充放電時(shí)間也隨之減少，對(duì)比圖3-5（c），在電流密度為10mAmg-1下，Ni(OH)2@NiS材料的充放電時(shí)間更長(zhǎng)，說(shuō)明Ni(OH)2@NiS材料導(dǎo)電效率比Ni(OH)2材料更高。3.5交流阻抗譜（EIS）測(cè)試對(duì)Ni(OH)2、Ni(OH)2@NiS進(jìn)行交流阻抗譜（EIS）測(cè)試，頻率：60kHz；振幅：1.1mV。圖3-6所示。阻抗的一般表達(dá)式為（2-3）所示：Z=Z'+Z''（3-4）式中：Zˊ——電壓與電流同相部分(?)；Z〞——電壓與電流不同相部分(?)。圖3-6(a)Ni(OH)2材料的EIS圖；(b)Ni(OH)2@NiS材料的EIS圖；（c）Ni(OH)2材料與Ni(OH)2@NiS材料的EIS對(duì)比圖如圖3-6(a，b)，可以看到Ni(OH)2材料阻抗圖的在高頻區(qū)圓弧半徑大于Ni(OH)2@NiS材料的圓弧半徑，可以得出Ni(OH)2材料的電荷轉(zhuǎn)移能力低于Ni(OH)2@NiS材料。圖（c）中可以看出，低頻區(qū)阻抗圖所形成的直線(xiàn)斜率大于1，斜率越高擴(kuò)散系數(shù)越大，通過(guò)對(duì)比Ni(OH)2@NiS活性材料低頻區(qū)直線(xiàn)斜率高于Ni(OH)2材料低頻區(qū)直線(xiàn)斜率，說(shuō)明NiS的包覆使得擴(kuò)散系數(shù)增大，電池性能提高。3.6樣品循環(huán)測(cè)試分析如圖3-7所示，測(cè)試電流密度為8mAmg-1，2000圈純Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS循環(huán)性能與庫(kù)倫效率對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)，改性后的Ni(OH)2@NiS材料2000圈循環(huán)下放電比容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純Ni(OH)2材料，庫(kù)倫效率兩材料也相差無(wú)幾，且都在90%以上，因此，可以說(shuō)明NiS包覆，提高了材料的比電容量，循環(huán)效率也比較穩(wěn)定，2000圈后純Ni(OH)2材料循環(huán)保持率在33.33%，Ni(OH)2@NiS材料在45.46%，得益于NiS良好的導(dǎo)電性。由此，可以看出改性后的Ni(OH)2@NiS材料相對(duì)成功。圖3-72000圈純Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS循環(huán)性能與庫(kù)倫效率對(duì)比圖3.7樣品倍率性能分析圖3-8是分別對(duì)比Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS，在電流密度4、6、8、10下比容量，Ni(OH)2@NiS在4mAmg-1下比容量為180.667mAhg-1，6mAmg-1下比容量為154.111mAhg-1，8mAmg-1下比容量為132.37mAhg-1，10mAmg-1下比容量為111.852mAhg-1。相比較于Ni(OH)2，4mAmg-1下為87.037mAhg-1，6mAmg-1下為65.17mAhg-1，8mAmg-1下為42.3mAhg-1，10mAmg-1下為17.78mAhg-1?？梢钥闯鯪i(OH)2@NiS材料的比容量都是遠(yuǎn)高于純Ni(OH)2的，另外，注意到隨著電流密度的增加，兩材料比容量的容量逐漸減少。圖3-8Ni(OH)2與Ni(OH)2@NiS倍率性能對(duì)比圖

3.8結(jié)果與分析采用水熱法原位合成的Ni(OH)2@NiS，Ni(OH)2@NiS在電流密度4mAmg-1下比電容達(dá)到1300.8Fg-1，在10mAmg-1時(shí)放電容量也有805.3Fg-1，在循環(huán)2000圈后庫(kù)倫效率仍在90%以上，相對(duì)于純Ni(OH)2，4mAmg-1下為626.7Fg-1、10mAmg-1下為128Fg-1，比電容有很大的提高，倍率性能也都在90%以上，比較穩(wěn)定，循環(huán)保持率相對(duì)于純Ni(OH)2更加穩(wěn)定，從中可以得出，合成的Ni(OH)2@NiS在電池性能上比純Ni(OH)2性能是有所提高的，證明了NiS對(duì)于Ni(OH)2包覆是有作用的。

4總結(jié)與展望4.1總結(jié)本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用水熱法在Ni(OH)2表面包覆NiS使其形成核殼結(jié)構(gòu)，原位合成Ni(OH)2@NiS，經(jīng)過(guò)電化學(xué)測(cè)試，循環(huán)伏安法（CV）、恒流充放電（GCD）、交流阻抗譜（EIS）與形貌觀(guān)察X射線(xiàn)衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）測(cè)試后，可以得出改性后的Ni(OH)2@NiS活性材料性能優(yōu)于Ni(OH)2。以下結(jié)果可以看出：（1）從SEM、XRD中可以看出，材料NiS材料包覆在Ni(OH)2表面的效果比較穩(wěn)定且良好，沒(méi)有其他異樣；（2）CV循環(huán)圖顯示兩材料都有明顯的氧化還原峰，都具有贗電容性質(zhì)，Ni(OH)2@NiS所圍成的循環(huán)圖面積還大于Ni(OH)2，由此可以看出Ni(OH)2@NiS的比電容要大于Ni(OH)2的；（3）從EIS圖譜中可以發(fā)現(xiàn)Ni(OH)2@NiS的擴(kuò)散系數(shù)有所提升，增加了材料的導(dǎo)電性，（4）電流密度為8mAmg-1，循環(huán)2000圈后Ni(OH)2@NiS的比電容仍大于Ni(OH)2，另外純Ni(OH)2材料循環(huán)保持率在33.33%，Ni(OH)2@NiS材料在45.46%。（5）倍率性能得出在電流密度為Ni(OH)2@NiS在電流密度4mAmg-1下比電容達(dá)到1300.8Fg-1，在10mAmg-1時(shí)放電容量也有805.3Fg-1，在循環(huán)2000圈后庫(kù)倫效率仍在90%以上，相對(duì)于純Ni(OH)2，電流密度4mAmg-1下為626.7Fg-1、10mAmg-1下為128Fg-1，Ni(OH)2@NiS性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)純Ni(OH)2。4.2展望本文通過(guò)水熱法將NiS包覆在Ni(OH)2表面合成Ni(OH)2@NiS活性材料，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出Ni(OH)2@NiS活性材料相較于Ni(OH)2電極材料有著顯著提升，但因?qū)W術(shù)能力與時(shí)間不足等原因，此處實(shí)驗(yàn)還不夠完善，希望在未來(lái)有機(jī)會(huì)可以完善其在組裝成電池的應(yīng)用，與深入分析其內(nèi)部原理。(1)本實(shí)驗(yàn)只測(cè)試了三電極測(cè)試，缺少兩電極測(cè)試，實(shí)驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)還不夠完善；(2)此次實(shí)驗(yàn)部分兩活性物質(zhì)負(fù)載量比較相近，并選用的是比較合理的負(fù)載量，不足的是對(duì)不同負(fù)載量的性能分析欠缺，沒(méi)有更直觀(guān)的對(duì)不同負(fù)載量對(duì)于材料性能的對(duì)比，可以用不同負(fù)載量的電極進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比兩材料在哪一個(gè)范圍性能最佳，希望未來(lái)能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上補(bǔ)足；(3)實(shí)驗(yàn)GCD測(cè)試，對(duì)于改性后的Ni(OH)2@NiS活性材料，在使用4mAmg-1以下電流密度測(cè)試時(shí)電極充電緩慢，達(dá)不到設(shè)置電壓窗口，因此這部分測(cè)試數(shù)據(jù)缺失，解決辦法預(yù)想是降低電壓窗口，使其緩慢充電，得到該數(shù)據(jù)gcd，具體操作方法需實(shí)踐證明。

5參考文獻(xiàn)SonaliVerma,SandeepArya,VinayGupta,etal.Performanceanalysis,challengesandfutureperspectivesofnickelbasednanostructuredelectrodesforelectrochemicalsupercapacitors[J].Journalofmaterialsresearchandtechnology,2021,11:564-599.\t"/kcms2/article/_blank"AqibMuzaffar;\t"/kcms2/article/_blank"M.BasheerAhamed;\t"/kcms2/article/_blank"KalimDeshmukh,etal.Areviewonrecentadvancesinhybridsupercapacitors:Design,fabricationandapplications[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"RenewableandSustainableEnergyReviews.Volume101,Issue.2019.PP123-145.\t"/kcms2/article/_blank"LiuyangZhang;\t"/kcms2/article/_blank"DiwenShi;\t"/kcms2/article/_blank"TaoLiu,etal.Nickel-basedmaterialsforsupercapacitors[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"MaterialsToday.Volume25,Issue.2019.PP35-65.羅惜情.鎳基復(fù)合電極材料的制備及超級(jí)電容性能研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2020.李秋艷.Ni(OH)2及其復(fù)合材料電化學(xué)性能的研究[D].燕山大學(xué),2014.周勤儉,袁慶文,覃事彪,等.正極材料α-Ni(OH)2的研究進(jìn)展[J].電池,2003(02):93-95.\t"/kcms2/article/_blank"LiuRong;\t"/kcms2/article/_blank"ZhouAo;\t"/kcms2/article/_blank"ZhangXiaorong,etal.Fundamentals,advancesandchallengesoftransitionmetalcompounds-basedsupercapacitors[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"ChemicalEngineeringJournal.Volume412,Issue.2021.\t"/kcms2/article/_blank"XuSheng-Jun;\t"/kcms2/article/_blank"ZhouYa-Nan;\t"/kcms2/article/_blank"ShenGuo-Ping,etal.Ni(OH)2DerivedfromNiS2InducedbyRefluxPlayingThreeRolesforHydrogen/OxygenEvolutionReaction[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"ChineseJournalofStructuralChemistry.Volume41,Issue8.2022.PP2208052-2208057.\t"/kcms2/article/_blank"LiYu;\t"/kcms2/article/_blank"ZhangJiawei;\t"/kcms2/article/_blank"ChenZhen,etal.Nickel-basedmaterials:Towardpracticalapplicationoftheaqueoushybridsupercapacitors[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"SustainableMaterialsandTechnologies.Volume33,Issue.2022.羅惜情,王同振,江苗苗,等.二硫化鎳/氫氧化鎳空心球的制備及其電容器性能研究[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2019,51(12):35-38.\t"/kcms2/article/_blank"J.M.Miller;\t"/kcms2/article/_blank"B.Dunn;\t"/kcms2/article/_blank"T.D.Tran,etal.DepositionofRutheniumNanoparticlesonCarbonAerogelsforHighEnergyDensitySupercapacitorElectrodes[J].Journal\t"/kcms2/article/_blank"JournalofTheElectrochemicalSociety.Volume144,Issue12.2019.PPL309-L309王國(guó)勝,徐匡亮,嚴(yán)朝雄等.氫氧化鎳基材料在