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2.1.2材料的形貌分析
图2为Co3O4的SEM照片。从图2a可以看出:生成的产物中少数有类似球体结构存在,大部分为片状紧凑在一起,形成束状结构。从图2b可以看出:束状结构由若干层组成,每一层长约2μm,宽约0.5μm,厚度约0.1μm。金属氧化物电极材料的储能机理主要是基于电极材料与电解液之间发生的包括电子传递的可逆法拉第反应,这种反应使电极产生了较高的准电容,从而达到储存能量的目的。电极材料的比表面积越大,与电解液的接触面越大,电子传递的可逆法拉第反应就越快。根据扫描电镜照片看出,这种结构可以提供较大的比表面积,有利于电解质离子的进入和迁移,同时使材料得到充分有效的利用,可以推测其有较高的比电容。
2.2电化学性能表征
2.2.1循环伏安测试
图3是Co3O4电极在不同扫描速度下的循环伏安图。由图3可见,该电极材料在0.3V和0.4V附近有一对明显的氧化峰,在0.1V和0.2V附近有一对明显的还原峰,其中,P1峰是Co2+氧化成Co3+的过程,P2峰是其逆过程;P3峰是Co3+氧化成Co4+的过程,P4峰是其逆过程。氧化还原电流较大,可判断在200℃下热处理得到的Co3O4电极材料在工作范围内显示了较好的电容特性。另外,根据电势对电流的响应主要依赖于电势的变化而不依赖于电流,即循环伏安曲线的电流随着扫描速率的增加而增加,这种对应关系也可以说明该材料有快速充放电特性。
2.2.2恒流放电测试
图4显示了Co3O4电极分别在电流密度为5,10,20mA/g下的充放电曲线。由图4可见,充电曲线和放电曲线有较理想的对称性。另外,在充放电过程中随着电流的倍增,同一电流对应的充放电时间几乎成倍减少,这说明了该电极材料在电解质中的反应是近似可逆的。此结果与循环伏安的结果相互印证。
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