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超级电容器因其具有功率密度高、充放电速率快、使用寿命长等优点,广泛应用于国防、航空航天、交通运输和电子信息等领域。随着柔性可穿戴电子器件的快速发展,超级电容器逐步向便携化,小型化,柔性化发展,电极材料的设计是决定柔性超级电容器储能性能的关键因素。过渡金属氧化物具有较高的理论赝电容,Nb205作为电极材料具有独特的赝电容储能机理,但是其导电性差,倍率性能低,循环过程中稳定性较差,限制了其广泛的应用。针对以上问题,在第三章,我们以酸化商业碳布为柔性基底,采用循环伏安电化学沉积以及高温热处理技术,在碳纤维表面负载不同含量的T-Nb205纳米棒,获得五氧化二铌-碳布(CC-TN)复合电极。复合电极的导电性最低为10 S cm-1,相比于Nb2O5的导电性(3 ×10-6 S cm-1),有明显地提升。以3.0 MKOH为电解质,在三电极体系下测试了 CC-TN的电化学性能,电流密度为2 mA cm-2时,CC-TN的最大面积电容值可达1454 mF cm-2,循环9000次电容保持率为118%。当电流密度增至50 mA cm-2,电容保持率为86%。五氧化二铌-碳布复合电极的设计增加了电极的导电性,提高了过渡金属氧化物和基底之间的结合作用力,有效解决了倍率性能低和循环稳定性差等问题。进一步研究表明,Nb2O5的电化学电荷存储过程可分为电化学诱导相变和插层赝电容两个过程。首先在KOH碱性介质中,T-Nb2O5在溶液中形成[Nb6O19]8-离子,随后在电化学诱导的作用下,充电过程中K+嵌入至离子层间,形成稳定的K3Nb7O19中间产物,放电过程K+离子脱嵌,产物为K3Nb8O21。因此,K3Nb7O19和K3Nb8O21之间的离子插层反应是电极材料实现电荷存储的本质。基于上述CC-TN材料的电荷存储机理,在第四章,我们采用电沉积技术进行电化学转换,获得了高性能的三元化合物复合电极材料。研究发现,碱性环境和钾源的选择对产物原子比、物相及电化学性能有直接关系。在KOH电解质溶液中经过电化学转换制备得到CC-KNbO3复合电极,面积电容为638 mF cm-2,倍率性能为72%。在KNO3和氨水混合电解质溶液中同样可制备得到CC-KNbO3复合电极。由于后者材料形貌更规则均一,面积电容和倍率性能均有所提升,分别为788 mF cm-2和85%。在KCl和K2S2O8混合电解质溶液中电化学转换得到的产物是立方相的KNb308纳米片,在电流密度为2 mA cm-2时,面积电容为1844 mF cm-2,电流密度增大至50 mA cm-2时,电容保持率为53%,垂直生长于碳布表面的纳米片结构保证了电解液的渗透和电解质离子的快速传输,是CC-KNb308复合电极面积电容提高的主要原因。