论文部分内容阅读
化石燃料的大量使用,给我们赖以生存的环境造成了极大的污染。因此,作为清洁可再生能源,锂离子电池和超级电容器受到了许多研究者的关注。而超级电容器因在实际应用中具有可快速充放电,寿命长和比能量高等优点被广泛研究。而对超级电容器性能影响最大的是电极材料,所以选择合适的电极材料,并通过调控形貌结构获得高电化学活性的材料是至关重要的。其中过渡金属镍基钒酸盐及其复合物在诸多研究中展现出良好的电化学活性。然而,目前报道的镍基钒酸盐中多数合成较为困难,合成过程均较复杂。基于以上综合考虑,本论文将通过采用简捷的合成方案调控制备不同结构的镍基钒酸盐,使其具有较高的电化学活性。开展的主要工作如下:（1）采用水热法结合后续的室温液相合成法成功制备了不同形貌结构的NiV2O6材料。在此基础上探讨了合成工艺对NiV2O6形貌、结构及性能的影响,说明通过控制氨水的用量来调节溶液的pH对材料的形貌及性能产生较大的影响。将其用作超级电容器的正极材料,测试结果表明:微球结构的NiV2O6材料性能最优,在电流密度为1 A/g时,比容量为416.4 C/g,在循环3000圈后（5 A/g）,比容量值衰减了15.4%。主要是因为微球结构的NiV2O6材料能够提供较多的电化学活性位点。将其与rGO组装成超级电容电池进行实际应用可行性的分析,体现出较好的电化学性能,在功率密度为400.5 W/kg时,能量密度为25.3 Wh/kg。（2）采用快速的微波辅助法来制备Ni3V2O8材料,电镜分析表明所制备材料均为微球结构。根据实验结果探讨分析微波反应条件与所制备的Ni3V2O8材料的电化学性能差异间关系,说明反应时间对材料的性能具有较大的影响。将所制备材料作为超级电容器材料进行测试,结果表明:反应时间为30 min的Ni3V2O8微球其电化学性能最优,达413.4 C/g的比容量（电流密度为1 A/g时）。将其与rGO组装成超级电容电池测试,结果表明:在功率密度为816 W/kg时,能量密度为24.2 Wh/kg。（3）在前述Ni3V2O8工作基础上通过直接引入钴元素并调控制备了NixCo3-xV2O8纳米棒自组装的微球结构。表征结果表明:钴元素的引入使得材料的形貌由光滑的微球转变为纳米棒自组装的微球结构,进而增大了材料的比表面积,缩短了离子/原子的扩散路径,缓冲充放电过程引起的体积变化;此外,多种金属之间还存在着界面效应和协同效应共同提高电容性能。将其用于超级电容器电极材料进行电化学测试,结果表明:当镍和钴的比例为2:2时,其综合性能最优,在1 A/g时,比容量为394.2 C/g,且具有优异的倍率性（76.2%）;经循环10000圈后,最终比容量为初始的82%。与rGO组装成超级电容电池进行两电极测试,结果显示:功率密度为800 W/kg时,能量密度为31.8 Wh/kg。