隨著化石燃料的日漸匱乏和環(huán)境污染的日益加重,人們對(duì)低成本、長(zhǎng)壽命且同時(shí)兼具高能量密度和高功率密度的新型環(huán)保電化學(xué)儲(chǔ)能器件越來(lái)越重視。與其他電化學(xué)儲(chǔ)能器件相比,超級(jí)電容器和鋰離子電池以其各自獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際儲(chǔ)能領(lǐng)域中最具發(fā)展前景且應(yīng)用最為廣泛。電極材料一直以來(lái)就是儲(chǔ)能器件的核心部件,因此研究和開(kāi)發(fā)高效率的電極材料是發(fā)展高性能電化學(xué)儲(chǔ)能器件的關(guān)鍵。作為電極材料,過(guò)渡金屬氧化物與碳材料相比可實(shí)現(xiàn)更高的比容量和能量密度;與導(dǎo)電聚合物相比具有更好的安全性;因而吸引了越來(lái)越多研究者的關(guān)注。然而,過(guò)渡金屬氧化物較差的電子導(dǎo)電性及其在使用過(guò)程中產(chǎn)生的體積膨脹,致使其倍率性能和循環(huán)壽命受到了限制。為解決這一問(wèn)題,本文以鉬酸鹽和三氧化鉬為研究對(duì)象,將組分設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合,成功制備出兩種低維納米結(jié)構(gòu)的電極材料,并對(duì)其物相結(jié)構(gòu)特征和電化學(xué)性能進(jìn)行表征分析,得到的具體研究結(jié)果如下:（1）采用簡(jiǎn)單的噴霧干燥法結(jié)合一步燒結(jié)的熱處理方法,在NiMoO₄中成功引入Co²⁺,制備了雙殼空心球結(jié)構(gòu)的鉬酸鈷-鎳(Co_0.5Ni_0.5M... 

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超級(jí)電容器的分類[1]

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2超級(jí)電容器概述超級(jí)電容器以其高的功率密度（110kWkg-1），快速的充放電反應(yīng)和長(zhǎng)循環(huán)壽命（>10000周）等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于后備能源和電動(dòng)汽車等各個(gè)領(lǐng)域。按照器件結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)能機(jī)制，超級(jí)電容器可分為三類，如圖1-1所示：雙電層型電容器（EDLCs）、贗電容型電容器和混合型電容器[1]。圖1-1超級(jí)電容器的分類[1]1.2.1雙電層型電容器雙電層型電容器是最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛的電容器。典型的雙電層型電容器的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示[2]。當(dāng)施加電壓時(shí)，電荷首先聚集在電極材料表面上，導(dǎo)致電解液離子通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)隔膜進(jìn)入電極材料的空隙中，形成雙電層的電荷吸附。這是一個(gè)純靜電荷吸附脫附的過(guò)程，形成的有效雙電層厚度為0.51.0nm。由于整個(gè)電荷存儲(chǔ)過(guò)程是高度可逆的，因此雙電層電容器具有優(yōu)異的循環(huán)性能[3]。圖1-2雙電層電容器的結(jié)構(gòu)示意圖[2]

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文5能中，欠電位沉積很少應(yīng)用。（2）氧化還原贗電容，這是最常見(jiàn)的一種贗電容形式，如圖1-3b所示，當(dāng)離子吸附在電極材料的表面或近表面時(shí)，伴隨著法拉第電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程，形成氧化還原贗電容。氧化還原贗電容是由表面控制的過(guò)程，通常發(fā)生在金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物中。目前已經(jīng)報(bào)道的氧化還原贗電容最高已經(jīng)超過(guò)2500Fg-1，展示了極大的應(yīng)用前景。然而，通過(guò)氧化還原反應(yīng)存儲(chǔ)電荷的大多數(shù)過(guò)渡金屬氧化物，由于活性材料和電解液離子之間經(jīng)常會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致其在高電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差。針對(duì)此問(wèn)題提出的解決方案有多種，例如在導(dǎo)電和柔性基板上直接生長(zhǎng)活性材料[13]，用碳材料如石墨烯進(jìn)行表面包覆[14]等。（3）離子嵌入型贗電容，這一過(guò)程通常發(fā)生在離子嵌入氧化還原活性物質(zhì)的孔道或?qū)娱g，伴隨法拉第電荷轉(zhuǎn)移，整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)是由擴(kuò)散控制的行為，不涉及任何相變（圖1-3c）�？汕度氲碾x子通常是小尺寸的金屬離子如Li+、Na+、K+等，以保證離子嵌入時(shí)不會(huì)發(fā)生晶格結(jié)構(gòu)的破壞。此外，通過(guò)離子的嵌入還可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的電荷存儲(chǔ)和高的能量密度。層狀過(guò)渡金屬氧化物材料如MoS2、V6O13和α-MoO3作為鋰嵌入誘導(dǎo)的贗電容正極材料，引起了廣泛的研究[15]。Mai等人[16]報(bào)道了一種納米棒-納米薄片互連的Li2Co2(MoO4)3作為超級(jí)電容器正極材料，該材料獨(dú)特的通道結(jié)構(gòu)有利于小尺寸離子的嵌入和脫出，而不會(huì)破壞材料的結(jié)構(gòu)。此外，基于Li2Co2(MoO4)3作為正極和還原氧化石墨烯作為負(fù)極組裝的非對(duì)稱超級(jí)電容器展現(xiàn)出高的比電容（160Fg-1）、高的能量密度（71.63Whkg-1）和功率密度（0.91kWkg-1）。圖1-3贗電容器電荷存儲(chǔ)機(jī)制的分類：（a）欠電位沉積；（b）氧化還原贗電容；（


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