基于WO3微纳结构电极材料的制备及其电化学性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuezhiyong2003
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由于化石燃料的快速消耗和日益恶化的环境,寻找可持续再生能源至关重要。在各种电化学储能装置中,超级电容器应用于各种混合动力公交车、通讯设备及微型器件储能等,因此引起人们的广泛关注。过渡金属氧化物拥有高比电容、高功率密度、资源丰富、成本低廉等优势。但是,大多数过渡金属氧化物在充电/放电期间受到大的体积膨胀或收缩,导致循环性能下降。因此,合理设计和制备具有大的比表面积和多组分的复合电极材料是非常重要的。本文以WO3纳米结构为研究对象,系统研究了合成产物的电化学性质,主要内容如下:  通过水热法,合成了尺寸均匀的WO3纳米棒。随后,在电流密度1A/g下,WO3纳米棒的质量比电容302.43F/g,在6000次循环后,电容保滞留率是83.2%。采用两片WO3纳米棒组装成对称型超级电容器,可以展示出1.4V的电压窗口并点亮10个蓝色二极管8min30s。  通过无模板和无表面活性剂的水热方法,在柔性碳布上生长六方相WO3纳米管束电极材料。当电流密度1A/g时,WO3纳米管束电极材料具有615.7F/g的质量比电容。用制备的聚苯胺纳米晶作正极、WO3纳米管束作负极组装成器件,工作电压窗口达到1.8V,在功率密度为16200W/kg时,其能量密度可达49.5Wh/kg。所制备的器件在10000次充放/电后,容量仍为90.33%。  通过两次液相合成法,在柔性碳布表面上合成WO3@MnWO4核壳结构电极。合成的电极材料发挥协同效应,便于离子传输。用MnO2纳米片和WO3@MnWO4核壳结构为别作为正负极组装超级电容器,电压窗口为2V。它具有良好的循环寿命(10000次循环,其容量保持率为92.11%)。在17988.93W/kg功率密度下,能量密度为64.96Wh/kg。在工作温度3℃时,10000次循环后,电容滞留率是84.34%。
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