Изучение характеристик двойного Ni–Co и тройного Ni–Co–Al слоистых гидроксидов для использования в суперконденсаторах

Autor: Kovalenko, Vadym, Kotok, Valerii
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2, № 6 (98) (2019): Technology organic and inorganic substances; 58-66
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 2, № 6 (98) (2019): Технологии органических и неорганических веществ; 58-66
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 2, № 6 (98) (2019): Технології органічних та неорганічних речовин; 58-66
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: Nickel hydroxides are widely used as the active material in supercapacitors. To improvise electrochemical activity, activators, namely Co and Al compounds, are introduced into the structure of nickel hydroxide. The most effective is the introduction of activators directly into the structure of nickel hydroxide. Characteristics of double Ni–Co (Ni:Co=8:1) and triple Ni–Co–Al (Ni:Co:Al=8:1:2) hydroxides, synthesized by single-stage reverse titration method were studied. Crystal structure of the samples was studied by means of X-ray diffraction analysis, thermogravimetry and differential scanning calorimetry, electrochemical characteristics were studied by means of cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cyclic in supercapacitor regime. Comparative analysis of characteristics of double Ni–Co and triple Ni–Co–Al hydroxide was conducted. By means of XRD analysis, thermogravimetry, and differential scanning calorimetry it was found that Ni–Co–Al is layered triple hydroxide with the structure of α-Ni(OH)2 with high crystallinity. Ni-Co hydroxide is double Ni–Co hydroxide with the crystal lattice of β-Ni(OH)2, in which part of Ni2+ is isostructurally substituted by Co2+, and low crystallinity. By means of cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling, high electrochemical activity of Ni–Co hydroxide was found. By means of cyclic voltammetry, an abnormal, α-like behavior of Ni–Co with β-Ni(OH)2 lattice was found. The electrochemical activity of triple Ni–Co–Al hydroxide was found to be significantly lower than that of double Ni–Co hydroxide (maximum specific capacities are 550.4 F/g and 741.5 F/g, respectively), despite the structure of pure layered double hydroxide and presence of two activators. A hypothesis was proposed on the poisoning of Ni–Co–Al LTH with free aluminum compounds during reverse titration synthesis
Гідроксиди нікелю широко використовується як активна речовина суперконденсаторів. Для підвищення електрохімічної активності в структуру гідроксиду нікеля вводять активатори, наприклад сполуки Со та Al. Найбільш ефективним є введення активаторів безпосередньо в структуру гідроксиду нікелю. Вивчено характеристики подвійного Ni–Co (Ni:Co=8:1) та потрійного Ni–Co–Al (Ni:Co:Al=8:1:2) гідроксидів, отриманих одноступеневим зворотнім хімічним синтезом. Кристалічна структура зразків вивчена методом ренгенофазового аналізу, термогравіметрії та диференційної скануючої калориметрії, електрохімічні характеристики – методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклування в суперконденсаторному режимі. Проведено порівняльний аналіз характеристик зразків подвійного Ni–Co та потрійного Ni–Co–Al гідроксидів. Методами ренгенофазового аналізу, термогравіметрії і диференційної скануючої калориметрії показано, що Ni–Co–Al гідроксид є шаруватим потрійним гідроксидом зі структурою α-Ni(OH)2 високої кристалічності. Ni–Co гідроксид є подвійним гідроксидом Ni–Co (Co2+ ізоморфно заміщує Ni2+) з решіткою β-Ni(OH)2 низької кристалічності. Методом циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклювання показано високу електрохімічну активність подвійного Ni–Co гідроксиду. Методом циклічної вольтамперометрії виявлено аномальна α-поведінку Ni–Co гідроксиду з решіткою β-Ni(OH)2. Показано, що електрохімічна активність потрійного Ni-Co-Al гідроксиду суттєво нижча, ніж подвійного Ni–Co гідроксиду (максимальні питомі ємності 550,4 Ф/г и 741,5 Ф/г відповідно), незважаючи на структуру шаруватого гідроксиду та наявність двох активаторів. Висловлено обґрунтоване припущення щодо отруєння Ni–Co–Al потрійно-шарового гідроксиду сполуками алюмінію при зворотному хімічному синтезі
Гидроксиды никеля широко используется как активное вещество суперконденсаторов. Для увеличения электрохимической активности в структуру гидроксида никеля вводятся активаторы, в частности соединения Со и Al. Наиболее эффективными является введение активаторов непосредственно в структуру гидроксида никеля. Изучены характеристики двойного Ni-Co (Ni:Co=8:1) и тройного Ni–Co–Al (Ni:Co:Al=8:1:2) гидроксидов, полученных одноступенчатым обратным химическим синтезом. Кристаллическая структура образцов изучена методом рентгенофазового анализа, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии, электрохимические характеристики – методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического зарядно-разрядного циклирования в суперконденсаторном режиме. Проведен сравнительный анализ характеристик образцов двойного Ni–Co и тройного Ni–Co–Al гидроксидов. Методами рентгенофазового анализа, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрией показано, что Ni–Co–Al гидроксид является слоистым тройным гидроксидом со структурой α-Ni(OH)2 высокой кристалличности. Ni–Co гидроксид является двойным гидроксидом Ni–Co (Co2+ изоморфно замещает Ni2+) с решеткой β-Ni(OH)2 низкой кристалличности. Методом циклической вольтамперометрии и гальваностатического зарядно-разрядного циклирования показана высокая электрохимическая активность двойного Ni–Co гидроксида. Методом циклической вольтамперометрии выявлено аномальное α-поведение Ni–Co гидроксида с решеткой β-Ni(OH)2. Показано, что электрохимическая активность тройного Ni–Co–Al гидроксида существенно ниже, чем двойного Ni–Co гидроксида (максимальные удельные емкости 550,4 Ф/г и 741,5 Ф/г соответственно), несмотря на структуру слоистого гидроксида и наличие двух активаторов. Высказано обоснованное предположение об отравлении Ni-Co-Al слоистого тройного гидроксида соединениями алюминия при обратном химическом синтезе
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: