碳化鈦-過渡金屬氧化物復合材料的合成及其儲能性能.pdf

1、新興電動汽車和國家電網(wǎng)儲存領域需要更高能量密度的儲存器件，尋求高性能的化學儲能材料已成為熱點課題，其中，過渡金屬氧化物因其較高的比容量、環(huán)境友好等特點，在超級電容器和二次電池領域具有重要的應用前景。本文針對過渡金屬氧化物在儲能領域應用中存在循環(huán)性能差、倍率性能低等不足進行改性，將過渡金屬氧化物與具有良好導電性的碳化鈦納米線進行復合，構筑一種核殼結構納米復合體，有效改善了電化學儲能性能，主要研究結果如下：
　　采用碳熱還原法合成Ti

2、C納米線，然后利用化學浴沉積使NiO納米片沉積到TiC納米線上，構成核殼結構。制得的TiC@NiO復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的超電容性能，在1A/g電流密度下比電容量達到560F/g，隨著電流密度的增加，在20A/g電流密度下仍有425F/g，容量保持率達76％，具有良好的結構穩(wěn)定性；在20A/g電流密度下循環(huán)5000次后比電容量仍有312F/g，遠高于相同條件下制備的NiO電極材料。
　　采用水熱法制備核殼結構TiC@Co3O4，重點討

3、論了水熱反應時間對材料電化學性能的影響。結果表明，水熱6h后得到的復合材料超電容性能最優(yōu)，比電容和循環(huán)性能均高于相似條件下制備的純Co3O4材料，在20A/g下經(jīng)過5000次的循環(huán)后，復合材料的比電容量仍有450F/g，容量保持率高達93.2%；隨著電流密度的增加，水熱6h得到的穩(wěn)定性最好，在50A/g的電流密度下比電容保持率達到90.8%。
　　此外，還研究了上述水熱法合成的核殼結構TiC@Co3O4的電化學儲鋰性能，與純Co3

4、O4相比，TiC@Co3O4電極的循環(huán)性能和倍率性能均優(yōu)于Co3O4，在100mA/g電流密度下經(jīng)過100次循環(huán)后，純Co3O4電極材料的容量保持率只有46%，而復合材料容量未出現(xiàn)明顯衰減，具有優(yōu)異的容量保持性能。
　　TiC@NiO和TiC@Co3O4的優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能可歸因于復合材料的核殼結構。一方面，TiC納米線載體具有的高化學穩(wěn)定性和高導電性，可保證材料結構的穩(wěn)定性，同時納米片所具有的短擴散通道特性，增大了電極材料