廣東不銹鋼絲網(wǎng)在電容器中的使用

超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能裝置,具有功率密度高、循環(huán)壽命長、工作溫限寬、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于新能源的傳輸、電動(dòng)汽車、電力運(yùn)輸、航天科技、通訊、消費(fèi)性電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。電極材料是超級(jí)電容器的重要組成部分,對(duì)于電容器的性能有著決定性的作用,因此成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。三氧化鎢（WO3）作為一種過渡金屬氧化物材料,可以應(yīng)用于贗電容電容器電極。該材料具有復(fù)雜多變的微觀形貌,可以與電解液充分接觸,為充放電過程提供更大的比表面積以及更多的活性位點(diǎn)。同時(shí)其具有多種晶體結(jié)構(gòu),為電解液中的離子進(jìn)出晶格提供了便利,有利于提升超級(jí)電容器的比電容。由于鎢元素價(jià)態(tài)的變化,WO3材料中還會(huì)產(chǎn)生氧空位,氧空位的出現(xiàn)有利于電荷移動(dòng),改善了材料的導(dǎo)電性,可以有效地降低材料的內(nèi)阻。本文分別采用水熱法、電化學(xué)沉積法在不同基底上制備得到了WO3納米球、WO3@不銹鋼網(wǎng)和WO3@碳布材料,并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了探索.

為了研究與集流體的結(jié)合方式對(duì)于電極材料性能的影響,使用水熱法在不銹鋼網(wǎng)（SSM）基底上直接生長了毛球狀三維結(jié)構(gòu)的WO3納米球,制得了WO3@不銹鋼網(wǎng)一體化超級(jí)電容器陰極。表征結(jié)果顯示,不銹鋼網(wǎng)基底與生長在其表面的WO3納米棒構(gòu)成了第一級(jí)的三維立體網(wǎng)絡(luò),同時(shí)由WO3納米棒自組裝構(gòu)成的毛球狀的WO3納米球附著于第一級(jí)的三維結(jié)構(gòu)上,長度為20 nm到100 nm不等的納米棒堆疊構(gòu)成的結(jié)構(gòu)可視作孔徑在20 nm至100 nm的多孔結(jié)構(gòu),這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了第二級(jí)的三維立體網(wǎng)格。雙重的三維結(jié)構(gòu)為離子進(jìn)入提供了方便,有效提升了電極材料的比電容。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,2 mA cm-2的電流密度下其比電容為可達(dá)8.35F cm-2,當(dāng)電流密度增大20倍時(shí),樣品的倍率性能為45.5%,當(dāng)電流密度增大50倍時(shí),倍率性能為33.7%;且在經(jīng)過了10000次耐久測(cè)試后仍然保有93.4%的初始電容,具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。相較于壓片法物理結(jié)合得到的樣品,一步水熱法直接生長制得的樣品具有更高的比電容與循環(huán)穩(wěn)定性。