摘要
超级电容器是众所周知的一种新型绿色储能装置，它具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等众多优点，在电力、铁路、汽车、航空航天、微电网等领域具有极其重要的研究价值，已引起各国研究者的广泛关注。对于超级电容器而言，电极材料的性质对其电化学性能有着至关重要的影响。本课题拟采用电沉积法在碳布基底上构筑三维结构的NiCo2O4 @ NiMoO4核壳结构，再通过水热法硫化，并研究其形貌结构、电化学性质及其两者之间的关系。
关键词：超级电容器；复合电极材料；核壳结构；金属硫化物；电沉积法
引言
近年来，随着人类社会经济和工业迅猛发展和人口的不断膨胀，煤、石油、天然气等传统化石燃料日渐枯竭，且化石燃料在使用中带来的环境污染和温室效应等问题日渐突出，成为人类社会发展中的重要问题。对我国来说，虽然能源资源种类丰富，但人均占有量不足世界平均水平，因此能源是我国经济社会发展的重要制约因素[1]，研究、开发绿色可再生的新能源就成为了解决当前能源问题的关键。目前太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能等可再生能源逐渐得到了人们的关注和利用，但这些自然能源存在着时间上的间歇性、对自然环境依赖性较强等缺点，不能满足人类对能源的迫切需求。因此需要高效清洁的储能装置来进行能量的存储及转换以利用这些可再生能源。目前已开发的主要储能装置有燃料电池、锂离子电池、太阳能电池、超级电容器等[2]。
超级电容器，又称为电化学电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的新型储能器件。因其具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、绿色环保等特点在移动通讯、电动汽车、轨道交通、国防等领域拥有着广泛的应用[3]。
超级电容器简介
2.1超级电容器分类及原理
超级电容器根据其储能机理的不同可以分为双电层电容器(EDLC)、法拉第赝电容器和混合型电容器三类[4]。
2.1.1双电层电容器
双电层电容器的储能机理主要是基于静电存储过程，依靠在电极材料和电解质溶液间形成的双电层效应来完成能量的存储和转化[5,6]。早在1879年，德国科学家Helmhotz便发现并提出了双电层理论[7]，并在后来研究者的不断补充和修改下形成了比较完整的理论体系。在外部电场的作用下，电解液中正负离子分别向负极和正极扩散，并聚集在电极表面，与电极之间形成双电层结构，整个电容器相当于两个双电层电容串联在一起，以此进行能量的存储。其充放电原理如图1-1所示，整个充放电过程不发生氧化还原反应，而是正负离子的吸附和脱附过程，是单纯的物理过程，因而双电层电容器具有较高功率密度和良好的循环性能。
图1-1 双电层电容器原理示意图[8]
目前研究者主要开发具有大比表面积和丰富孔结构的电极材料，来提升电极对离子的吸附作用，从而达到改善双电层电容器电化学性能的目的。
2.1.2法拉第电容器
法拉第电容器又称为赝电容器，是通过活性电极材料的表面或内部发生的快速可逆的氧化还原反应来实现能量的存储[9]。如图1-2所示，充电时离子扩散至电极材料表面及其内部，发生快速可逆的氧化还原反应，在此过程中，电解液中的电荷大量聚集于电极材料与电解液界面间，实现能量的存储。放电时，这些电荷经由电极流向外电路，实现能量的释放。
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