釩（錳）基氧化物納米陣列柔性準(zhǔn)固態(tài)超級(jí)電容器的研究.pdf

1、隨著可穿戴電子設(shè)備和微型電子器件的快速發(fā)展，儲(chǔ)能裝置被提出了更高的要求，尤其是用于可穿戴電子設(shè)備的柔性儲(chǔ)能器件被提出了更高的要求。相比于其他電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，超級(jí)電容器具有快速的充放電能力，突出的循環(huán)性能和較高的功率密度，是目前最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置之一。雖然目前以碳材料為主的基于雙電層原理的超級(jí)電容器已經(jīng)得到了商業(yè)化應(yīng)用，但其比容量小和能量密度低的問題亟待解決。目前對(duì)新型電極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面修飾和摻雜改性成為了提高超電容電極材

2、料電化學(xué)性能的基本途徑。本論文設(shè)計(jì)并合成具有特定形貌的釩基和錳基氧化物超級(jí)電容器電極，通過改性和表面修飾等手段提高其電化學(xué)性能，且分別研究其在三電極體系和柔性超電容中的電化學(xué)性能及儲(chǔ)能機(jī)理，期望能在提高超級(jí)電容器性能方面提供若干思路。本論文主要研究內(nèi)容包括:
　　1.以10微米超薄鈦片為基底，通過改進(jìn)的水熱反應(yīng)得到均勻的VO2納米片陣列，然后在VO2納米片表面滴加葡萄糖溶液，高溫退火得到均勻的V2O3@C復(fù)合納米片陣列。碳包覆不僅

3、可以增加金屬氧化物電極的電導(dǎo)率，還可以進(jìn)一步減少釩的氧化物在液相電解質(zhì)中的溶解，提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。V2O3@C復(fù)合納米片陣列電極作為工作電極進(jìn)行三電極體系測試的結(jié)果表明，V2O3@C復(fù)合納米片陣列結(jié)合了納米陣列結(jié)構(gòu)和碳包覆的雙重優(yōu)勢，可以極大地提高釩氧化物電極的功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　2.以10微米超薄鈦片基底上的V2O3@C復(fù)合納米片陣列分別作為正、負(fù)電極，氯化鋰/聚乙烯醇(LiCl/PVA)凝膠作為電解質(zhì)，組裝成準(zhǔn)

4、固態(tài)柔性薄膜超級(jí)電容器。結(jié)果表明，由相同V2O3@C納米片陣列電極及凝膠電解質(zhì)構(gòu)成的厚度僅為40微米的柔性薄膜超電容具有2.0 V的超高電壓窗口，擁有超高的體積能量密度(最大值15.9 mWh cm-3)、功率密度（最大值6900 mW cm-3）以及良好的倍率和循環(huán)性能(6000次)。
　　3.對(duì)錳的氧化物進(jìn)行改性和表面修飾。以10微米超薄鈦片為基底通過水熱法合成Ni0.25Mn0.75納米棒陣列，然后表面包覆導(dǎo)電聚合物聚吡咯(