高比能新型超級(jí)電容器微納結(jié)構(gòu)電極材料的可控構(gòu)筑與電化學(xué)性能.pdf

1、當(dāng)前，儲(chǔ)能器件的構(gòu)造隨著人們對(duì)小、薄、輕和柔性電子裝置的快速增長(zhǎng)的需求而演變。最近在器件構(gòu)造方面的發(fā)展為超級(jí)電容器的進(jìn)一步應(yīng)用提供了便利。然而，超級(jí)電容器的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨能量密度較低、循環(huán)性能差等挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。開發(fā)高比容量電極材料以及組裝高能量密度的新型超級(jí)電容器器件是目前研究的熱點(diǎn)。本論文工作主要研究可控構(gòu)筑高性能超級(jí)電容器的微納結(jié)構(gòu)新型電極材料以及組裝高能量密度的新型超級(jí)電容器器件，具體的研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：
　　（1）通過(guò)

2、溫和的電化學(xué)途徑成功地在康銅絲上制備了具有PEDOT表面改性的多孔NiO/Ni(OH)2(PNC)納米花結(jié)構(gòu)材料。所獲得的PNC/PEDOT電極在4mA cm–2的電流密度下顯示出了404.1mF cm–2（或80.8F cm–3）的高比電容，并且在1000次循環(huán)后具有82.2％的電容保持率的高穩(wěn)定性?；赑NC/PEDOT線形電極與活性炭線形電極制備了的全固態(tài)線形超級(jí)電容器，可以在1.45V的電壓下穩(wěn)定地工作，并且在功率密度達(dá)到0.3

3、3mW cm–2時(shí)能量密度為0.011mW h cm–2。這項(xiàng)工作提供了一種用于制備高性能線形超級(jí)電容器電極的簡(jiǎn)單、低成本的有效方法。
　?。?）基于WS2/rGO凝膠復(fù)合電極和Fe2O3/C布電極分別作為正負(fù)極的柔性非對(duì)稱超級(jí)電容器器件。由一步剝離和功能化方法簡(jiǎn)單有效的制備了自支撐WS2/rGO凝膠復(fù)合電極，其在1mA cm–2的電流密度下顯示出了38.9mF cm–2的高比電容。得益于超薄納米片的較大比表面積保證了快速的離子傳

4、輸通道?；谠揥S2/rGO凝膠電極的柔性非對(duì)稱超級(jí)電容器在1.5V的電壓窗口下表現(xiàn)出了89.7mF cm–2的高比電容和0.19mW h cm–3的高能量密度，同時(shí)還具有較好的長(zhǎng)循環(huán)性能。這些結(jié)果表明WS2/rGO氣凝膠是相當(dāng)適合和有前途的高性能柔性超級(jí)電容器電極材料。
　?。?）使用自組裝的正交相五氧化二鈮和碳（T-Nb2O5@C）納米線作為負(fù)極和商業(yè)活性炭作為正極，設(shè)計(jì)和構(gòu)建了高性能鋰離子混合超級(jí)電容器。采用微波溶劑熱法結(jié)合

5、后續(xù)熱處理的方式，合成了3D相互連接的T-Nb2O5@C納米線，其在1.0~3.0V的電壓范圍內(nèi)在0.1A的電流密度下表現(xiàn)出188mA h g–1的高比容量。得益于這種獨(dú)特的3D相互連接框架和高性能離子嵌入贗電容的協(xié)同效應(yīng)，基于該自組裝T-Nb2O5@C納米線的混合超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)了60.6W h kg–1的高能量密度和8.5kW kg–1的高功率密度，并具有優(yōu)異的長(zhǎng)循環(huán)性能。由于合成方法的簡(jiǎn)單可控以及顯著的電化學(xué)性能，本工作為制備高能量