【摘 要】
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随着便携式储能设备的快速发展,人们致力于开发高性能的储能器件,在过去的几十年里,超级电容器以其快速可充电、高功率密度、环境友好和长周期等优异特性取得了巨大的进展。电极材料的比电容和电压窗口对超级电容器的储能特性影响重大。因此,开发高比电容、电压窗口大的电极材料是储能技术发展的关键。本文以钒基纳米电极材料为研究对象,制备了两种钒基过渡金属化合物电极材料,对其进行了结构表征和性能测试,具体如下:通过水
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随着便携式储能设备的快速发展，人们致力于开发高性能的储能器件，在过去的几十年里，超级电容器以其快速可充电、高功率密度、环境友好和长周期等优异特性取得了巨大的进展。电极材料的比电容和电压窗口对超级电容器的储能特性影响重大。因此，开发高比电容、电压窗口大的电极材料是储能技术发展的关键。本文以钒基纳米电极材料为研究对象，制备了两种钒基过渡金属化合物电极材料，对其进行了结构表征和性能测试，具体如下:通过水热法生长了二维层状硫化钒(VS2)纳米片阵列，金属相的VS2以碳布为基底，电极材料的导电性得到了提升，开放式的三维结构更有益于离子扩散和电子转移，VS2纳米片阵列电极材料在1A/g的电流密度下比电容可达101F/g，在5A/g的电流密度下循环1000圈后，容量保持率高达98.8％，与纯VS2粉末电极进行对比，比电容和循环性能都有明显的提升。
在VS2纳米片阵列的基础上，通过高温氮化和快速的电沉积法，制备了核壳结构的氮化钒/聚3,4-乙烯二氧噻吩(VN/PEDOT)介孔纳米片阵列电极材料，该材料在1MKOH中比电容可达226.2F/g。经过电化学动力学计算，在5mV/s的扫描速率下，赝电容贡献高达占比88.4％。该电极在10A/g的恒定电流密度下，充放电5000次后容量保持率仍达91.5％。在这种设计中，PEDOT的复合提升了材料的比电容，同时也增强了材料的循环稳定性。
为了探究VN/PEDOT的实用性，本文将VN/PEDOT与镍钴铝氧化物(NCA)组装成非对称柔性固态超级电容器(NCA//VN/PEDOT ASC)。VN/PEDOT电极拓宽了器件的电压窗口，NCA为超级电容器件贡献了高的比电容。该器件具有1.6V的电压窗口，且能量密度高达48.36Wh/kg(功率密度为1.6kW/kg)，该器件在经过10000圈的循环后，容量仍能保持91.6％。这种基于钒基纳米材料的储能器件为高性能柔性储能的发展提供了参考。
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