超级电容器用钒氧化物基电极材料研究

第一章对超级电容器进行了概述，介绍了超级电容器的工作原理、分类、 电极材料及电解液的研究状况、电化学测试原理等，同时提出了本论文选题意 义及本论文工作研究内容。 第二章采用淬冷法制备了V2O5样品。采用FTIR、XRD和SEM对其进行 了表征。结果表明所制样品为无定形层状V2O5。通过循环伏安法和恒电流充放 电测试研究其电容特性，并探讨了电化学反应机理。电化学性能测试结果表明，水基电解液种类及浓度、电压范围、扫描速度、电流密度均对无定形V2O5电容性能产生影响。在1 mol·LNaNO3溶液中，在电位窗口为-0.2~0.8v（vs.SCE）范围内，在5mV·s-1扫描速度下，无定形V2O5具有良好的电容性能；在250 mA·g-1的电流密度下，比电容为185.1 F·g-1，循环性能良好。 第三章通过在丙酮和水稀释熔融淬冷制得的V2O5溶胶中加入适量对甲苯 磺酸掺杂的聚苯胺的方法制得了V2O5和聚苯胺复合材料，记作V2O5/PANI。通 过XRD,FTIR,SEM分析了复合材料的结构和形貌，结果表明PANI与V2O5形 成了分散均匀的无定型复合材料。应用循环伏安法和恒流充放电测试研究了复 合电极的电容特性。电化学性能测试结果表明，V2O5/PANI复合材料在1 mol·L -1NaNO3溶液中，电位窗口对应于饱和甘汞电极电压为－0.2～＋0.8V范围内， 具有良好的电容特性，循环性能优越。在250 mA·g-1的电流密度下，复合材料 比容量可达到246.9 F·g-1,比单独的V2O5的比容量（185.1 F·g-1）提高了33.4％。 第四章采用NH4VO3热分解淬冷法制备了样品。采用TGA-DSC,XRD,XPS 及SEM对样品进行表征.结果表明所制样品为V2O5/PANI，即为含V（Ⅴ）和 V（Ⅳ）共存于一体的混合价态钒氧化物。样品呈片状，片平面平均尺寸为2μm.，片厚度约为200nm。以其作为电化学活性物质,通过循环伏安法和恒电流充放电测试研究其赝电容性能，并探讨了电化学反应机理。电化学性能测试结果表明，电压范围、扫描速度、电流密度均对片状V6O13电容性能产生影响。在1 mol·L-1NaNO3溶液中,-0.2～0.8 V(vs.SCE)电位窗口内,5 mV·s-1扫描速度下,片状V6O13展示了明显的赝电容性能；50 mA·g-1的恒电流充放电电流密度下，其比电容为282F·g-1,200 mA·g-1的恒电流充放电电流密度下，初始比电容为215F·g-1,500个循环后为208 F·g-1,循环性能良好,是一种理想的超级电容器电极材料。 第五章是对本论文的总结与展望，为以后研究工作的继续开展提出了几点 看法。