ساخت ابرخازن با استفاده از نانو كامپوزيت‌هاي نيكل ـ كبالت/پلي پيرول

Fabrication of Nickel-Cobalt Oxide/Polypyrrole via Hydrothermal Method for High-Performance Supercapacitors

در اين پژوهش نانو كامپوزيت هاي­ ميكرو كروي پلي­ پيرول و نيكل كبالت اكسيد قاصدك شكل به روش هيدروترمال بر روي بستر فوم نيكل سنتز شد و به عنوان ماده الكترودي در ابرخازن­ ها مورد استفاده قرارگرفت. ريخت شناسي، ساختار و تركيب نانوكامپوزيت تهيه شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، پراش انرژي پرتو ايكس (EDX)، و FT-IR مورد بررسي قرار گرفت. همچنين كارايي الكتروشيميايي الكترود نيكل كبالت اكسيد/پلي­ پيرول/ فوم نيكل، با روش­ هاي ولتامتري چرخه­ اي، شارژ- دشارژ گالوانواستاتيك و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي مطالعه شد. الكترود تهيه شده ظرفيت بالاي F/g2342 در دانسيته جريان Ag33/2 و پايداري چرخه ­اي خوب 79 درصد بعد از 2500 چرخه را در سامانه­ ي سه الكترودي از خود نشان داد. همچنين براي بررسي رفتار واقعي الكترود تهيه شده، يك سامانه دو الكترودي متشكل از الكترود مثبت (نيكل كبالت اكسيد/پلي ­پيرول/ نيكل فوم) و الكترود منفي (گرافن كاهش يافته/ نيكل فوم) و يك جدا كننده­ ي سلولوزي ساخته شد. سامانه­ ي ساخته شده ظرفيت بالاي F/g 186 در دانسيته جريان F/g 8/1به همراه پايداري چرخه اي 80 درصد پس از 1500 چرخه را از خود نشان داد. نتيجه­ هاي به­ دست آمده الكترود تهيه شده را كانديد مناسبي براي ساخت ابرخازن با كارايي بالا معرفي مي كند.

In this research, a nanocomposite of microspherical polypyrrole and dandelion-like Nickel-Cobalt oxide was successfully synthesized on the Nickel Foam (NF) substrate with a hydrothermal method and employed as the electrode material for supercapacitor. The prepared nanocomposite was characterized by, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Energy-dispersive X-ray, and Fourier-Transform InfraRed spectroscopy (FT-IR). Also, electrochemical techniques were used for electrochemical characterization. NiCo₂O₄/PPy/NF electrode exhibits a high specific capacitance of 2342 F/g at a current density of 2.33 A/g and good cycle stability (79% capacitance retention after 2500 cycles) on the three-electrode system. Also, an asymmetric supercapacitor device was successfully assembled using a hybrid of NiCo₂O₄/PPy/NF and rGO/NF as positive and negative electrodes. The fabricated device showed a specific capacitance of 186 F/g at a current density of 1.8 A/g and good stability 80% after 1500 cycles. Results show that prepared electrode is suitable candidate for construction of high performance supercapacitors.