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图1各种钴基金属氧化物比电容值的比较
1.钴酸镍(NiCo2O4)
镍与钴的性质相似,且都具有赝电容性质,故钴、镍双金属氧化物的制备相对较简单,易形成单一纯相。目前制备NiCo2O4常用方法是溶剂热法和水热法,其他方法包括溶胶凝胶法、液相沉淀法、模板法、静电纺丝法等。制备的NiCo2O4微观结构各异,包括纳米线、纳米棒、纳米片、海胆状、微球、三维花状、多孔网状、珊瑚状等。NiCo2O4不仅具有了Co3O4的高度稳定性能和高倍率性能,而且又拥有NiO的高比电容性,因而主要用作超级电容器电极材料,在锂离子电池领域研究相对较少。Lu等利用硬模板法合成得到了一种新型的NiCo2O4电极材料(具有高度有序介孔结构),经过低温煅烧等步骤控制材料的结晶度,在170℃下获得的电极材料在28.6A˙g-1的电流密度条件下,表现出高达612F˙g-1的比电容值。Yuan等把制备的超薄NiCo2O4纳米片(2~5nm)固定到镍箔上。在20A˙g-1条件下,其比电容高达1450F˙g-1(如图2)。An等利用溶剂热法成功合成了三维的花状钴酸镍多级结构,这种花状多级结构是由外围众多的纳米片围绕一个中心聚集而得到,直径约为500nm。该花状多级结构纳米材料具有多孔结构,而且它的比表面积高达212.6m2˙g–1,在电流密度分别为1,10A˙g–1时各自具有1191.2,755.2F˙g–1的比电容,展现出了良好的倍率性能及稳定性能。
图2(a,b)NiCo2O4的SEM图片;(c,d)NiCo2O4的电化学性能曲线。
同时,NiCo2O4也可用作锂离子电池负极材料。Li等通过溶剂热法合成了单分散NiCo2O4介孔微球(直径2~3μm,平均孔径14.5nm)。在0.2A˙g-1条件下,30次循环后,放电比容量仍高达1198mAh˙g-1;在大电流0.8A˙g-1条件下,500次循环后,可逆比容量仍维持在705mAh˙g-1。Chen等通过模板法定向生长了NiCo2O4纳米线阵列(长2.0μm,直径50~80nm)。在100mA˙g-1条件下,首次放电比容量为2025mAh˙g-1,但容量保持率一般。
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