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WO_3锂离子电池和超级电容器电极材料的研究

高丽娜  
【摘要】:锂离子电池和超级电容器由于具有充放电速度快,寿命长,免维护,环境友好等特点,已经成为一种新型的电源选择。为了得到高性能的锂离子电池和超级电容器,研发一种优异的电极材料显得尤为重要。本文以廉价的三氧化钨作为超级电容器和锂离子电池的电极材料,通过液相法制备不同形貌的三氧化钨纳米材料,合成的纳米材料用作锂离子电池和超级电容器的电极材料,对材料的结构和电化学性能进行了研究。 (1)采用水热法合成了两种三氧化钨纳米结构—纳米花和纳米带。对纳米花和纳米带样品进行恒流充放电测试。在200mAg-1电流密度下,循环180次之后容量分别达到150mAh g-1和90mAh g-1。同时对这两种不同形貌的样品进行倍率性能测试,结果表明合成的纳米花和纳米带都具有优异的倍率性能。 (2)以碳布作为基底通过水热法合成了三氧化钨纳米线阵列结构。合成的这个独特结构具有优异的电化学性能。对样品进行恒流充放电测试,在1Ag-1和10Acm-2不同电流密度下,其比容量分别是521F g-1和5.21F cm-2。在3Ag-1电流密度下,经过2000次充放电循环之后,比容量几乎没有衰减。用合成的材料组装成全固态柔性超级电容器,弯曲不同角度之后,依然保持优异的电化学性能,显示器件具有良好的柔性。对样品进行恒流充放电测试,在0.28C电流密度下,循环140次后容量达到662mAh g-1。在不同电流密度下进行倍率性能测试,当以5C的电流放电时,容量仍有108mAh g-1。 (3)通过简单的两步水热法合成了WO3@SnO2异质结构。对样品进行恒流充放电测试。在0.28C电流密度下,循环200次后容量达到1000mAh g-1,大于WO3纳米线阵列的容量。并且异质结构倍率性能也有所提高。异质结构优异的电化学性能归因于SnO2掺入降低了整体的电池内阻,提高异质结构电极的导电性。


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