【摘 要】
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柔性储能设备因其巨大的发展潜力获得了研究者的广泛关注,因此开发高容量、高稳定性并具有良好安全性的柔性储能设备是目前的主要发展方向。钠离子电容器（NIC）兼具超级电容器和金属离子电池的优点,同时钠元素储量丰富、成本较低,有望成为理想的储能器件。然而在NIC中,通常作为正极的活性炭会发生高速的吸/脱附反应,因此需要负极材料具有高速的反应速率与之相匹配。五氧化二铌（Nb2O5）正是一种具有高速反应速率的
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柔性储能设备因其巨大的发展潜力获得了研究者的广泛关注,因此开发高容量、高稳定性并具有良好安全性的柔性储能设备是目前的主要发展方向。钠离子电容器（NIC）兼具超级电容器和金属离子电池的优点,同时钠元素储量丰富、成本较低,有望成为理想的储能器件。然而在NIC中,通常作为正极的活性炭会发生高速的吸/脱附反应,因此需要负极材料具有高速的反应速率与之相匹配。五氧化二铌（Nb2O5）正是一种具有高速反应速率的插层赝电容材料,但电导率较低,极大限制了其电化学性能。本论文对正交相五氧化二铌（T-Nb2O5）进行碳包覆并与还原氧化石墨烯（rGO）复合,采用受限水热冻干成型将制备的T-Nb2O5复合材料填入到rGO骨架形成自支撑纤维,将其作为NIC的柔性负极进行了电化学性能研究。主要研究工作和结果如下:（1）五氧化二铌/还原氧化石墨烯复合纤维的成型探索及其电化学性能研究:通过溶剂热结合煅烧制备了T-Nb2O5纳米颗粒,将其和氧化石墨烯（GO）混合,分别采用湿法纺丝烘干和受限水热冻干两种成型方法,并经水合肼蒸汽还原制得不同结构的T-Nb2O5/rGO复合纤维。电化学结果表明,以0.1A/g的电流密度,经过100次充放电,W-T-Nb2O5/rGO纤维和C-T-Nb2O5/rGO纤维的容量分别为59 m Ah/g和85 m Ah/g。由此可知,相比于湿法纺丝烘干制备的纤维,通过受限水热冻干制备的纤维具有更好的电化学性能。（2）受限水热冻干制备五氧化二铌复合碳材料/还原氧化石墨烯纤维及其电化学性能研究:将氯化铌（Nb Cl5）分别与GO、葡萄糖混合,通过溶剂热和煅烧制得rGO复合T-Nb2O5（T-Nb2O5-rGO）与碳包覆T-Nb2O5（T-Nb2O5-C）,将制得的这两种Nb2O5复合碳材料再分别与GO混合,采用上一章的受限水热冻干成型,制备了T-Nb2O5-rGO/rGO与T-Nb2O5-C/rGO两种多孔结构复合纤维。电化学性能研究表明,T-Nb2O5-rGO/rGO与T-Nb2O5-C/rGO纤维的放电容量分别为125 m Ah/g和120 m Ah/g,相比于上一章T-Nb2O5和GO直接复合制得的C-T-Nb2O5/rGO纤维的容量（85 m Ah/g）,电化学性能显著提升。（3）碳包覆五氧化二铌复合还原氧化石墨烯/rGO纤维的制备及其柔性钠离子电容器的性能研究:为了进一步提升电化学性能,对T-Nb2O5同时进行碳包覆和rGO复合制得T-Nb2O5-C-rGO,然后将其同样通过受限水热冻干填入rGO骨架,构筑了多孔结构的T-Nb2O5-C-rGO/rGO复合纤维。扣式半电池的电化学测试显示,电流密度0.1 A/g下经过100次充放电循环,该纤维的容量为182 m Ah/g。柔性钠离子电容器是由T-Nb2O5-C-rGO/rGO纤维作为负极、活性炭/rGO（AC/rGO）纤维作为正极组装而成,器件具有良好的能量密度（40 Wh/kg）和功率密度（436 W/kg）,而且当电流密度为1A/g时,经过2000次充放电循环,容量保持率70%。这种多孔结构复合纤维为柔性钠离子电容器提供了一种极具应用前景的高性能负极材料。
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