论文部分内容阅读
随着对可再生和可持续能源需求的日益增长，发展新型的能源储存装置已经成为当下的热点研究方向。超级电容器具有循环寿命长、功率密度高等特点，但其较低的能量密度仍不能满足商业化的需求，故而寻找优异的具有高能量密度的超级电容器电极材料已经引起众多研究学者的广泛关注。钒的储量丰富，具有一定的价格优势，同时钒基材料存在配位多面体以及多变的价态，可使其具有开放式的结构方便离子的嵌入及脱出，是一种十分有前景的电极材料。本论文主要以钒基金属氧/氮化物为出发点，研究其电化学性能，并将其在水系电解液中组装非对称超级电容器。论文主要内容如下：
采用水热合成与高温煅烧相结合的方法合成了具有稳定交联复合结构的石墨烯/V2O5复合材料。当石墨烯负载量为3.7%(GV-15)时电化学性能最为优异，在1A·g-1的电流密度下的比容量为509.4C·g-1。以GV-15为正极材料，graphene/FeOOH为负极材料组装非对称超级电容器，该装置的能量密度为15.6Wh·kg-1，在10A·g-1的电流密度下进行10000次的循环测试，容量保持率达到91.1%。
以偏钒酸铵为钒源，以葡萄糖为模板进行水热反应合成V2O5，通过改变前驱体煅烧时间调控材料的结晶度、颗粒大小等结构特征优化材料的电化学性能，并通过与石墨烯复合提高材料的导电性，使材料的性能最优化。在1A·g-1的电流密度下，比容量为482.8C·g-1。以石墨烯/V2O5复合材料为正极，以石墨烯/多孔碳复合材料为负极组装非对称超级电容器，在1A·g-1时，比容量为156.2C·g-1；该装置的能量密度为34.7Wh·kg-1，在10000次循环后容量保持率仍然可达到91.9%。
以层状V2O5作为前驱体，通过浸泡、搅拌将吡咯单体插入V2O5层间，通过高温煅烧合成VN/C复合材料。详细考察了搅拌时间对样品的微观结构和电化学性能的影响。在2A·g-1的条件下，搅拌时间为一周的VN/C复合材料(VN-5)的比容量为299.0C·g-1。以VN-5作为负极材料，以石墨烯/NiS2/Ni2P的复合材料为正极材料，组装非对称超级电容器。在2A·g-1的电流密度下，比容量为270.0C·g-1；当电流密度达到60A·g-1时，比容量为71.3C·g-1；该装置的能量密度为40.9Wh·kg-1，在10A·g-1的条件下进行10000次的循环测试，其比容量为原始容量的94.8%。
采用水热合成与高温煅烧相结合的方法合成了具有稳定交联复合结构的石墨烯/V2O5复合材料。当石墨烯负载量为3.7%(GV-15)时电化学性能最为优异，在1A·g-1的电流密度下的比容量为509.4C·g-1。以GV-15为正极材料，graphene/FeOOH为负极材料组装非对称超级电容器，该装置的能量密度为15.6Wh·kg-1，在10A·g-1的电流密度下进行10000次的循环测试，容量保持率达到91.1%。
以偏钒酸铵为钒源，以葡萄糖为模板进行水热反应合成V2O5，通过改变前驱体煅烧时间调控材料的结晶度、颗粒大小等结构特征优化材料的电化学性能，并通过与石墨烯复合提高材料的导电性，使材料的性能最优化。在1A·g-1的电流密度下，比容量为482.8C·g-1。以石墨烯/V2O5复合材料为正极，以石墨烯/多孔碳复合材料为负极组装非对称超级电容器，在1A·g-1时，比容量为156.2C·g-1；该装置的能量密度为34.7Wh·kg-1，在10000次循环后容量保持率仍然可达到91.9%。
以层状V2O5作为前驱体，通过浸泡、搅拌将吡咯单体插入V2O5层间，通过高温煅烧合成VN/C复合材料。详细考察了搅拌时间对样品的微观结构和电化学性能的影响。在2A·g-1的条件下，搅拌时间为一周的VN/C复合材料(VN-5)的比容量为299.0C·g-1。以VN-5作为负极材料，以石墨烯/NiS2/Ni2P的复合材料为正极材料，组装非对称超级电容器。在2A·g-1的电流密度下，比容量为270.0C·g-1；当电流密度达到60A·g-1时，比容量为71.3C·g-1；该装置的能量密度为40.9Wh·kg-1，在10A·g-1的条件下进行10000次的循环测试，其比容量为原始容量的94.8%。