過渡金屬鉬化物在鋰離子電容器中的研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的日漸短缺，全球氣候的逐漸變暖生態(tài)環(huán)境日益惡化和人口的急劇增長，開發(fā)先進(jìn)的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)顯得越來越重要。鋰離子電容器，由于其具有較高的能量密度與功率密度和較長的循環(huán)壽命，已經(jīng)在電動(dòng)汽車(EV)和插入式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV)領(lǐng)域中引起了廣泛關(guān)注。在影響儲(chǔ)能器件性能的各種因素中，儲(chǔ)能電極材料起著關(guān)鍵作用，因此研究開發(fā)兼具高能量密度與高功率密度及循環(huán)穩(wěn)定性良好的新型儲(chǔ)能材料是人們研究的重點(diǎn)。

2、　　本文首先采用強(qiáng)氧化劑對(duì)天然石墨進(jìn)行氧化（Hummer法）制得氧化石墨，然后再通過水熱反應(yīng)制備了氧化鉬/石墨烯（G-MoO2）復(fù)合材料，利用X射線衍射（XRD），掃描電子顯微鏡（SEM），透射電子顯微鏡（TEM）以及熱重分析（TG）等分析手段對(duì)材料的物理性質(zhì)進(jìn)行了表征，并通過循環(huán)伏安（CV）、交流阻抗（EIS）、恒流充放電測試（GC）等電化學(xué)方法對(duì)其在鋰離子電容器中的電化學(xué)儲(chǔ)能性質(zhì)進(jìn)行了研究，并對(duì)其儲(chǔ)鋰機(jī)理及鋰離子遷移動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了

3、初步探討。研究表明，MoO2與石墨烯復(fù)合后，有效地抑制了 MoO2顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，改善了 MoO2顆粒在充放電過程中由體積膨脹/縮小而引起的脫落；另外，MoO2顆粒附著在石墨烯層間和表面，構(gòu)筑了強(qiáng)大的離子與電子的混合傳輸網(wǎng)絡(luò)，使得其倍率性能得以提高。結(jié)果表明：在0.05 A g-1的電流下，G-MoO2鋰離子電容器的電極容量達(dá)到624 F g-1，且經(jīng)過500次循環(huán)后，容量仍能保持原始容量的91％；即使在高大電流1 A g-1下，其容量

4、仍高達(dá)173.2 F g-1，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能；當(dāng)功率密度為150 W kg-1時(shí)，能量密度到達(dá)142.6 Wh kg-1，當(dāng)功率密度繼續(xù)增大至3000 W kg-1時(shí)能量密度仍高達(dá)33.2 Wh kg-1。
　　本文還研究了氮化鉬/氮化石墨烯（MoN/NGS）復(fù)合材料用于鋰離子電容器的性能研究。結(jié)果表明，MoN納米顆粒良好的分散在NGS表面和層間，在0.05 A g-1的電流密度下質(zhì)量比容量能達(dá)到422 F g-1；經(jīng)過90