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1、超級(jí)電容器具有高功率密度、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),是一種極具潛力的儲(chǔ)能元件,受到研究者的廣泛關(guān)注。電極材料是超級(jí)電容器的重要部分,決定著電容器的電化學(xué)性能。釩基材料因其理論比容量高、資源豐富、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn),是一種理想的超級(jí)電容器電極材料。但常見(jiàn)釩基材料導(dǎo)電性差致使超級(jí)電容器比容量偏低、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性差,限制了釩基材料的應(yīng)用。本文將常見(jiàn)釩基材料構(gòu)筑為三維(3D)結(jié)構(gòu),同時(shí)摻入電導(dǎo)率高的物質(zhì),以提高材料電化學(xué)性能
2、,從而提高材料的超電容性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
本文采用水熱法將商品化V2O5粉末制備為3D納米材料。通過(guò)SEM形貌表征發(fā)現(xiàn),該納米材料是由納米短棒組裝而成,形成了如珊瑚狀的形貌。XRD和FT-IR等分析表明,產(chǎn)物成分是V2O5。氮吸附儀測(cè)得該材料的比表面積高達(dá)42.6 m2/g,平均孔徑為18 nm。電化學(xué)性能測(cè)試表明,V2O5納米珊瑚在電流密度為0.3 A/g時(shí)比容量高達(dá)414 F/g;充放電循環(huán)3000次后還能保持約70
3、%的比容量。
本文通過(guò)溶膠-凝膠法與水熱法聯(lián)用,合成了層次化的VOx納米微球,其含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.2 wt%的V6O13和13.8 wt%的VO2。V6O13具有金屬特性,室溫下具有良好導(dǎo)電性,因此顯著提高了VOx納米微球的電化學(xué)性能。VO2納米片以V6O13納米帶為骨架超枝化生長(zhǎng),形成了一種富有層次化納米微球,直徑約為5μm,內(nèi)部疏松多孔。其比表面積高達(dá)51 m2/g,平均孔徑為16 nm,屬于介孔范圍。將VOx納米微球組
4、裝為對(duì)稱型超級(jí)電容器,其比容量在電流密度為0.6 A/g時(shí)高達(dá)456 F/g(3.09 F/cm3),能量密度高達(dá)22.8 Wh/kg(0.16 mWh/cm3),最大功率密度可達(dá)1.2 kW/kg;循環(huán)穩(wěn)定性良好,循環(huán)2000次后仍可保持初始比容量的65%。
本文以十二水原釩酸納(Na3VO4·12H2O)和硫代乙酰胺(C2H5NS)為原料,采用水熱法合成了三維納米材料——VS2納米花。通過(guò)研究不同原料質(zhì)量之比、前驅(qū)體中原料
5、的質(zhì)量濃度、水熱溫度等對(duì)材料形貌的影響規(guī)律,得到了合成 VS2納米片微球的最佳條件:Na3VO4·12H2O與C2H5NS質(zhì)量比為1:3、原料在前驅(qū)體溶液中的濃度0.12 g/mL、水熱溫度為140℃。該納米花是由VS2納米片通過(guò)褶皺卷曲而形成的。將其作為超級(jí)電容器電極材料時(shí),在電流密度為0.3 A/g時(shí)VS2納米花的比容量可達(dá)211 F/g;在電流密度增大到1.0 A/g時(shí)比容量還能保持74%,說(shuō)明該材料倍率性能較高。但該材料循環(huán)性能
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