Bi2O3電極材料的制備及儲能器件的研究.pdf

1、二次電池以及近幾年來興起的超級級電容是人們研究較多的電化學儲能器件。二次電池如二次堿性電池具有較高的能量密度；超級電容器具有較高的功率密度，為進一步提高其能量密度，研究人員做了許多努力，如設(shè)計的非對稱超級電容器。由于電極材料是決定儲能器件性能的關(guān)鍵因素，為了提高材料性能，可以在導(dǎo)電基底上生長納米有序陣列，即樣品不僅具有了納米有序陣列大比表面積的特點，而且納米陣列的間隔可以促進離子的嵌入和擴散。
　　本論文主要研究了通過水熱法直接在

2、 Ti片上生長出有序的納米結(jié)構(gòu) Bi2O3，其中Bi2O3為片狀結(jié)構(gòu)薄膜。作為對材料的研究，我們首先對其物相、構(gòu)成和性能進行了表征和分析。作為對電化學儲能裝置的研究，我們對Bi2O3納米片結(jié)構(gòu)進行碳修飾來提高其電容性能。對于目前很少有文獻把Bi2O3作為負極材料和其他正極材料搭配起來組成儲能器件詳細研究，我們先后選擇了C材料和NiO材料組成Bi2O3@C/C非對稱超級電容器和Bi2O3@C/NiO堿性電池，主要實驗研究結(jié)果如下：

3、　?。?）通過簡單的水熱法在Ti片上制備Bi2O3薄膜陣列，從SEM和XRD分析中可以得出生長的為δ相Bi2O3的納米片結(jié)構(gòu)。針對Bi2O3電導(dǎo)率和循環(huán)性能不佳的特點，通過C修飾改性。在討論C濃度對Bi2O3電化學性能的影響之后，我們測得，在5mV/s時，Bi2O3最大的比電容值為120.05 mAh/g。
　?。?）制備出的Bi2O3@C/C非對稱超級電容器，在電流密度為0.05 A/g時候，比電容值為6.66 mAh/g；在能

4、量密度為4.15 Wh/kg時候，功率密度為2489 W/kg；在能量密度為9.36 Wh/kg時候，功率密度為65 W/kg。
　　（3）為使Bi2O3儲能器件的性能達到最佳，我們使用NiO來替代C，所制備的Bi2O3@C/NiO鎳鉍堿性電池，在電流密度0.57 A/g時候，比電容值為59.7 mAh/g；在能量密度為34.29 Wh/kg，功率密度達到了329 W/kg；在能量密度為6.77 Wh/kg，功率密度達到了1215