V2O5/MXene纳米复合材料制备及储能性能
2020-09-21黄莹莹李庚辉路金林亢淑梅陈书文
工程科学学报 2020年8期
黄莹莹,李庚辉,赵 博,路金林,亢淑梅,陈书文
辽宁科技大学材料与冶金学院,鞍山 114051
电化学超级电容器是连接电池和传统电容器的桥梁,具有充放电速度快、容量大、功率密度高、使用寿命长和维护成本低等优点[1−4]. 超级电容器已经被广泛应用于混合动力电动汽车、微型自动电动机器人和备用电源等系统中[5−6]. 根据不同的电荷储存机制,电化学超级电容器可分为双电层电容器和赝电容电容器. 双电层电容器主要是依赖于电极-电解液界面处的正负电荷静电吸附,其类似于传统的双电层电容器;赝电容电容器主要依赖于电极表面活性材料的快速氧化还原反应,活性材料主要包括金属氧化物和导电聚合物等[7−10]. 目前,五氧化二钒(V2O5)及其相关化合物因其具有层状结构,良好的物理化学性质,价格低廉,资源丰富,理论比电容大,而受到越来越多的关注. 它们被广泛应用于可逆锂电池、催化剂、超级电容器和激光屏蔽阴极材料等领域. 由于储能元件的电化学性能与电极材料的形貌和晶体结构密切相关,因此研究人员已经成功制备出了新型结构的V2O5,包括纳米多孔结构、薄膜、三维结构的V2O5纳米片以及V2O5纳米多孔网络等. 当V2O5作为电极材料被应用于超级电容器中时,电解质中的离子在吸附-脱附过程中使电极材料的体积膨胀直至结构崩塌,这种现象会导致V2O5电极材料具有较低的导电性和循环稳定性.
MXene是一系列二维层状金属碳化物或氮化物,具有高电导率、表面易改性、机械强度高和亲水性好等优点[11];……
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