过渡金属硫化物超级电容器电极材料的研究进展*
2021-02-25刘秀军张庆印
功能材料 2021年1期
关键词:复合材料
张 萌,刘秀军,2,张庆印,2
(1. 天津工业大学 化学与化工学院,天津 300387;2. 天津工业大学 中空纤维膜材料与膜过程国家重点实验室,天津 300387)
0 引 言
随着化石能源的枯竭和人们对生态环境的关注,提高能源利用率,开发新型环保可再生的储能装置迫在眉睫[1]。超级电容器因其低成本、污染小、快速充放电能力、较高的能量密度和功率密度及较长的循环稳定性成为一种有前景的储能装置[2]。超级电容器的电化学性能主要由电极材料所决定,根据储能机理的不同,超级电容器的电极材料主要分为两类[3]:(1)双电层电容器主要依靠阴阳离子的吸附和分离来储存和释放能量;(2)赝电容器是在电极表面及附近发生快速且高度可逆的氧化还原反应产生伪电容来储存能量。一般而言,双电层电容器具有长循环寿命和低比电容,而赝电容器具有更高的比电容,但是其循环寿命限制了其在生产和生活中的实际应用。因此,对于高电容和良好的电化学稳定性的超级电容器电极材料的研究已经成为一种发展趋势。
近年来金属硫属化物(MC)(S,Se和Te)受到了广泛的关注,通常,IV至VII B族的过渡元素与VI A族元素如S,Se和Te结合形成二元稳定的层状晶体结构。这些分层的过渡MC的通式为MX2,其中M是IV B(Ti,Zr,Hf),VB(V,Nb,Ta),VI B(Mo,W)或VII B(Tc,Re)和X是VI A基团(S,Se,Te)中的硫属元素原子。金属硫化物表现出良好的电化学性能,主要源于其较高的电导率、优异的机械和热稳定性。另一方面,电化学能量存储装置的性能很大程度上取决于结晶相、活性材料的尺寸、结构和形态特征及电极的组成和设计[4]。……
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