钒基赝电容材料在柔性钠离子电容器中的应用研究

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feiflymail
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钠离子电容器利用了电池插层反应(负极)和电容器双电层物理吸附(正极)两种电荷存储机制,结合了电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度的共同优势。开发高性能的柔性钠离子电容器存储器件意义重大。首先要达到存储设备的柔性要求。在此基础上,构建高性能钠离子电容器的关键是将合适的正负极材料结合,使其在容量和动力学反应行为上同时匹配。在论文中,我们通过选择合适的钒基赝电容材料,利用其独特的结构和性质,提高电极容量的电容性贡献率。实验以钒基化合物为实验原料,以实现电极柔性为基本要求,以构建大面积阵列结构为实验重点,设计与碳的不同复合形式为实验方法,最终促进电化学性能的提高作为目标。通过介孔碳片负载纳米颗粒、静电纺丝碳包覆纤维、二维片层材料阵列生长于柔性高导电纤维上的三种复合方式,得到VO2@mp-CNSs/CFC、VS2@C、VS2 NS@PCNFs三种复合柔性电极,分别进行实验和探究,探究钒基化合物在钠离子电容器负极中的电化学性能。我们在第三章制备的VO2@mp-CNSs/CFC复合电极,掺氮介孔碳片提高电极的导电性,同时可以束缚电极材料不发生聚集。片状阵列结构不仅增大了电极材料的比表面积,使VO2与电解液充分接触,进一步提高了材料的赝电容贡献,还可以保证电极在循环过程中保持结构的稳定。在这些结构的设计下,钠离子半电池具有优异的电化学性能,在0.1Ag-1的电流密度下可以释放442 mAh g-1的比容量,在20 A g-1时仍然具有160 mAh g-1的比容量。同样方法制备NVP@mp-CNSs/CFC钠离子电容器正极,100C时循环10000圈后仍然保持87%的比容量。在NVP@mp-CNSs为正极和VO2@mp-CNSs为负极的基础上,进一步组装了一种准固态柔性电容器。这种器件既能提供高能量密度和功率密度,又表现出良好的循环稳定性(2000次循环后保持78%)。结果表明了MOF阵列作为电极材料制备的反应器的强大性。在第四章,利用静电纺丝技术,制备VS2@C复合纤维柔性材料,作为钠离子半电池的负极。复合材料使活性物质均匀的包覆在碳介质中,缓解充放电期间活性物质的体积膨胀。同时,相比粉状电极材料,纳米级的纤维具有较高的比表面积与结构稳定性。VS2@C复合材料作为钠离子半电池负极的测试中,0.1 A g-1的电流密度下可以释放432 mAh g-1的比容量。在20 A g-1的电流密度下,仍然具有265 mAh g-1的比容量,容量保持率53.2%。复合电极在2 A g-1时可以稳定循环1350圈,循环比容量达到248 mAh g-1。证明静电纺丝制备的VS2@C复合材料具有较好的钠电性能。与此同时,论文也设计了VS2 NS@PCNFs复合电极材料,实验以高导电多孔碳纤维为基底,大大提高了电极中活性物质的占比,增加了比表面积。同时,在纤维上均匀生长VS2碗状纳米片阵列,结构非常新颖。中心的碳纤维保证了电极的导电性,超薄片层交互相连形成的网络,减少离子扩散距离。同时,阵列机构缓解了充放电过程中活性物质的自聚集,结构在纳米尺度内的分布提高了反应效率。以VS2 NS@PCNFs为钠离子电容器负极的性能结果显示,在0.1A g-1的电流下,比容量可以达到659 mAh g-1,接近VS2的理论容量。复合电极也显示出非常优秀的循环能力,在2A g-1的电流下循环6000圈,容量剩余336.2 mAh g-1。以凝胶石墨烯为正极,VS2 NS@PCNFs为负极的钠离子电容器,在功率密度为2kw kg-1时,电容器器件可获得132 wh kg-1的高能量密度。
其他文献
政治沟通是政治管理的核心,是实现民主政治的基石。在网络化时代,政府积极推动电子政务,为公民提供公共服务,是政府积极转变角色,建立“服务型”政府的重要表现。政务双微是网络时代的产物,是政府借助微信和微博平台进行政务活动的新方式。政务微信和政务微博合称为“政务双微”。本文基于新疆政务双微的发展状况的基础上,分析其在公共服务中的应用模式。本文共分为六个部分展开论述,具体每个部分的主要研究内容如下:绪论部
电机作为当代主要动力输出设备,广泛应用于工农业、航空航天、医疗和军事等领域。随着科技的振兴和发展,电力设备逐渐趋于大型化、复杂化和智能化,其中,驱动系统作为电机系统的关键部分,一旦发生故障,就会对整个设备的安全平稳运行造成影响,甚至会造成巨大的经济损失、环境破坏和人员伤员等社会问题。为提高电机驱动系统故障诊断准确率,本文利用引力搜索算法(Gravitational search algorithm
通过阐述读者偷书的一些典型例子,分析读者偷书行为的特点,心理特征和原因以及我们应采取的对策,防止、减少图书被盗现象.
人类最近几个世纪所进行的现代化事业是取得辉煌成就的,但人类这种以经济建设为中心、片面追求物质财富的现代化努力是付出沉重代价的.现在人类已经到了必须反思自己的现代化
城市道路交通拥堵问题已成为破坏生态环境、降低生活质量、制约经济发展的重要因素。交通瓶颈具有隐性特征,开展城市道路交通运行监测,利用城市交通运行的大数据,可以客观准
对亚洲经济反弹能力的低估,永远都是得不偿失的。  最早是1997—1998年亚洲金融危机,紧接着在2001年网络泡沫的破裂,使得局外人都估计亚洲经济会在低谷盘旋很长一段时间(除了“四小虎”)。今年早些时候,大家也都以为在发达国家的消费者恢复生息之前,亚洲这种出口依赖型的经济不可能会复苏。然而事实证明,越来越脱钩于西方消费习惯的亚洲经济,增速惊人。  四个新兴的亚洲经济体在二季度报告的GDP数据以平
[摘 要]本文从阐述理科师范类学生创新能力的内涵出发,分析了影响创新能力的因素,提出了加强理科师范类学生创新能力培养的四点措施。  [关键词]理科师范类;学生;创新能力;培养  [中图分类号]G652 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2010)44-0156-02    党的十七大报告明确指出,提高自主创新能力和建设创新型国家,是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。理科师范
本文针对体育课选课制在石家庄外语翻译学院开展的可行性与必要性两大方面进行了阐述,让学生由被动的让我锻炼转变为主动的我要锻炼。