超级电容器作为一种新型的储能器件,因其功率密度高、循环寿命长、绿色环保等优点,被广泛应用到工业大型UPS电源系统、电动汽车以及航空航天等领域。本论文是分别以V2O5、TiO2和NiO为电化学电容器的电极材料,系统研究制备方法及掺杂复合对V2O5、TiO2和NiO电化学性能的影响。
本论文主要进行了以下几方面的研究工作:
1.本文采用化学沉淀法和溶胶凝胶法制备亚微米级V2O5粉末材料。溶胶凝胶法制备的V2O5材料在LiClO4、LiPF6、四氟硼酸胺三种有机电解液体系中,表现出良好的电容性能,通过CV和恒流充放电研究表明,在1M LiClO4中的性能最好,比能量为20.20Wh/kg。
2.通过掺杂镍、锡和炭材料对V2O5的改性,提高V2O5的比容量和比功率。镍、锡掺入到V2O5中,比表面积分别为92m2/g和121m2/g。比能量得到提高,分别为15.6Wh/kg和54.5Wh/kg。碳材料掺杂比表面积增大达到499m2/g,导电性增加,循环性能提高。
3.通过对TiO2粉末掺杂Ni、C制备出具有锐钛矿型的TiO2复合电极材料。采用XRD、SEM、CV、交流阻抗和恒流充放电循环等测试手段,考察了Ni、C掺杂对TiO2晶型结构及电化学性能的影响。
4.本文采用球磨法制备Ni（OH）2,比表面积达100m2/g。CV、交流阻抗和恒流充放电研究表明Ni（OH）2具有赝电容特性。在250℃热处理得到NiO,比表面积为175m2/g,比功率952.2W/kg。采用NiO和活性炭为正负极材料,制备成SC型钢壳电化学电容器,对其进行串并联组合进行电化学性能研究。
5.采用微波法制备NiO电极材料,对微波功率和反应时间进行考察,480W微波加热135秒的NiO材料的电容性能最好。将硫酸镍与含有掺杂元素的化合物混合,利用微波法制备掺杂NiO,掺Al/Ni=0.3的NiO材料的比表面积为202m2/g,掺Co/Ni=0.4的NiO材料的比表面积为146m2/g。
