金屬氧化物-活性炭非對稱超級電容器的制備與電化學研究.pdf

1、在能源領域，電化學電容器作為一種新型的儲能系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點之一。金屬氧化物的法拉第電容遠遠大于碳材料的雙電層電容。其中，過渡金屬氧化物五氧化二釩（V2O5）和二氧化錳（MnO2）資源豐富、價廉、容易制備，因此我們選擇V2O5和MnO2作為電極材料對金屬氧化物/活性炭（AC）不對稱超級電容器進行研究。
　　本文采用X-射線多晶粉末衍射（XRD）、熱重--差熱分析法（TG-DTG）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外吸收光譜（

2、FTIR）對制得的金屬氧化物樣品的物理化學性能進行了表征，并通過循環(huán)伏安分析法（CV）、交流阻抗法（EIS）、恒流充放電測試（GC）對以所制得的金屬氧化物為電極材料裝配的電容器的電化學性能進行了測試。本論文的研究內(nèi)容分為三個部分。
　　第一部分：為了增大V2O5材料的離子電導率，我們將V2O5顆粒“納米化”：通過溶膠-凝膠（sol–gel）法和模板法相結合，采用相轉化的方式，制備了疏松多孔的V2O5納米材料。分別研究了以1.0mo

3、l/L LiPF6/(EC+DEC+DMC)和2mol/L NaCl、KCl、LiCl以及1mol/L KCl為電解液制備的V2O5/AC電化學電容器的循環(huán)性能和充放電特性。結果表明2mol/L KCl為電解質時，V2O5電容性能最佳，在5mV/s掃速下V2O5/AC電容器的比電容達到184F/g。而且一定范圍內(nèi)KCl濃度越大，電容器的比電容越高。
　　第二部分：為了增大V2O5的電子電導率，我們對V2O5材料進行了摻雜，摻雜元素

4、為錳。通過實驗分別研究了不同摻錳量的V2O5在2mol/L KCl電解液中的循環(huán)性能和充放電特性。在10mV/s掃速下，摻雜摩爾量為10％時，比電容達到233F/g；摻雜量摩爾為15%時，電容器的比電容反而減小，此時比電容為210F/g。
　　第三部分：通過化學沉淀法制備出球形MnO2，分別研究了它在含單價態(tài)陽離子和多價態(tài)陽離子電解液中的電化學性能。測試得出MnO2/AC電化學電容器在不同電解液：0.1mol/L Al(NO3)3