水熱法制備氧化鋅空心球及其電化學性能的研究

鄧 琪，楊 振，王 鑫，李棟輝，郜艷榮，江學良

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205

作為一種新型的電能存儲設備，電化學電容器（ECs，也稱為超級電容器）具有功率密度高、循環壽命長和充放電速率快等特點。根據ECs的能源存儲機制和活性材料的使用，可以分為雙電層電容器（electric double-layer capacitor，EDLCs）和贗電容器。EDLCs的形成是基于雙電層電解液和電極的界面工作之間的電位差，贗電容器的形成是基于單個電解液表面的工作電極進行快速、可逆的氧化還原反應［1-2］。研究者正在探索能量密度和比容量比EDLCs更高的贗電容器性能材料，如過渡金屬氧化物［3］。RuO2是一種比容量高達900 F/g的超級電極材料，但是Ru是稀有金屬且成本較高，所以很難廣泛應用于商業化生產中［4］。氧化物Co3O4［5］、ZnO［6］、NiO［7］、MnO2［8］作為電極材料，性質與RuO2相似，但同時具有較大的比容量且成本也較RuO2低得多，可以代替RuO2用做贗電容器電極材料。研究人員致力于提高這些材料的實際應用屬性。

ZnO具有能量密度高、導電率高和電化學活性高、環境友好、成本低等特點［9］，是一種應用前景廣闊的過渡金屬氧化物材料，其作為電極材料在超級電容器中越來越被關注。但是連續使用時很容易形成枝晶，減少循環壽命，而且由于其內部結構和電氣因素阻礙了離子和電子的流動，對比容量的影響較其他金屬氧化物更大。目前，研究比較廣泛且很深入的金屬氧化物電極材料主要是Co3O4、NiO、MnO2等，對作為超級電容器材料的ZnO 的 研究和應 用 相 對 較 少。Tanriverdi等［10］采用3種……