基于二硫化鉬柔性同軸電極線形超級電容器的制備及性能研究.pdf

1、為了應(yīng)對當(dāng)今化石能源的短缺問題，以及日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，各國都在努力尋找可持續(xù)發(fā)展的新能源以及先進(jìn)的儲能技術(shù)。其中，我國將新能源和新材料列為七大戰(zhàn)略性新產(chǎn)業(yè)。超級電容器作為一種新型儲能器件，一直以來都是新能源的研究熱點(diǎn)。它介于電解電容器和電池之間。和傳統(tǒng)的電容器相比，其比容量和能量密度都有提高；與充電電池相比，其具有更高的功率密度和更長的循環(huán)壽命，可大電流快速充放電。在國防軍工、航空航天、交通運(yùn)輸、電子信息和儀器儀表等領(lǐng)域具有廣闊的

2、應(yīng)用前景。
　　本文主要的研究內(nèi)容如下：
　　1.以鉬酸銨和硫脲為原料，經(jīng)水熱反應(yīng)成功制得MoS2納米片，分析引起MoS2性能差異的幾個因素：溶度，溫度，時間。從中優(yōu)化 MoS2性能，為后續(xù)組裝 Ti/TiO2/MoS2纖維電極作準(zhǔn)備。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化條件為：濃度為鉬酸銨（0.01M），硫脲（0.13M），溫度為200 ℃，反應(yīng)時間為9h。在此條件下的合成的MoS2，經(jīng)過SEM、TEM和Raman表征，發(fā)現(xiàn)MoS2具有典型的層

3、狀結(jié)構(gòu)，且片層的厚度為10nm，層間距是0.65nm。
　　2.對選用的骨架（鈦絲）表面作簡單的修飾，引入TiO2緩沖層，輔助后期 MoS2的生長，使 MoS2分布的更均勻，更完整，結(jié)合的緊密。制備出同軸纖維電極Ti/TiO2/MoS2。同時采用SEM、TEM對TiO2表面和同軸電極的橫斷面作表征。采用Zeta電位分析Ti、TiO2、MoS2表面所帶電荷的電性，發(fā)現(xiàn)引入帶正電荷的TiO2將同帶負(fù)電荷的骨架Ti和MoS2活性層結(jié)合的

4、更緊密，從而提高電子傳輸速度，使得電容有明顯的提高。具體來說，Ti/TiO2/MoS2電極的比電容較Ti/MoS2提高了88％。
　　3.探索了MoS2纖維電極的電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)Ti/TiO2/MoS2纖維電極，其比容量可達(dá)到230.2 F g-1(70.6 F cm-3)，組裝的纖維超級電容器，其能量密度為2.70 Wh kg-1(4.98 mWh cm-3)，功率密度為530.9 W kg-1(977.4 mW cm-3)。循

5、環(huán)性能也做了對比，Ti/TiO2/MoS2超級電容器，循環(huán)2000次后，電容量保持為初始的89%。
　　4.單根纖維電容器具有比容量高和循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但是受限于輸出電壓小，功率低，還難以在實(shí)際中應(yīng)用。通過串并聯(lián)組合，可以達(dá)到提高電壓，增大功率的作用，且多個纖維電容器組合后仍能維持穩(wěn)定的電學(xué)性能，為其在實(shí)際應(yīng)用提供了可能。在本文中，8根纖維電容器分兩組，這兩組分別串聯(lián)，并聯(lián)，然后再串聯(lián)在一起，能夠穩(wěn)定點(diǎn)亮5盞并聯(lián)的LED燈(額定