负载型Mo2C/CF复合材料的制备及在超级电容器中的应用

来源 :河北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weilonglee
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传统燃料的消费会导致CO2大量排放、气候变化和严重的环境污染。为实现经济的可持续增长和环境平衡,寻求清洁可再生能源至关重要。大多数电池都存在着低功率传输的问题,不能满足更快、更高功率的能量需求。超级电容器是一种能提供比电池更高功率密度的电化学储能装置。影响其性能的因素众多,电极材料是其中最主要的因素。目前常见的电极材料多为单一材料,常见的双电层材料虽电化学稳定性较高,循环寿命长,但理论比容量低,赝电容材料具有理论比容量高的优点,但其循环稳定性较差。复合材料一般具有较高的比容量和较好的循环稳定性,故复合材料的研究成为电容器研究的热点。本文以聚丙烯腈(PAN)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,利用静电纺丝法制备碳纤维(CF),以四水钼酸铵、葡萄糖为原料,利用溶胶凝胶法制备碳化钼(Mo2C),利用静电纺丝法和球磨法两种方法制备Mo2C-CF和Mo2C/CF复合材料。为研究电极材料在不同电解液中的电化学性能,故在1M H2SO4、1M KOH和1M Na2SO4电解液中均进行测试。研究发现在1M H2SO4电解液中,Mo2C-CF、Mo2C/CF有一对比Mo2C更加明显的氧化还原峰,复合材料Mo2C-CF、Mo2C/CF等效串联电阻(Rs)为0.8Ω、0.9Ω,低于Mo2C的等效串联电阻(4Ω),证明复合材料阻值较小。当电流密度为0.25 A g-1时,Mo2C的比电容仅为64.7 F g-1,而负载型电极材料Mo2C-CF、Mo2C/CF的比电容可达270.0和298.8 F g-1。在5.0 A g-1电流密度时,复合材料放电比容量为118.8,100.0 F g-1远高于Mo2C的21.2 F g-1。由此可见,复合材料具有较好的倍率性能。在1.0 A g-1电流密度下经过10000次恒流充放电后复合材料的容量保持率分别为87.39%、91.53%,高于CF的79.81%,以及Mo2C的41.08%,表明复合材料具有较好的电化学稳定性。由此可见,制备负载型超级电容器电极材料是一条提高器件比容量和稳定性的潜在途径。
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