【摘 要】
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随着经济社会的不断发展,能源供应压力与日俱增,推动着清洁能源和高性能储能器件的使用和发展。其中,超级电容器（Supercapacitors,SCs）以其功率密度高、充放电速度快、循环使用寿命长、维护成本低等优点成为储能领域的研究热点。然而,SCs能量密度较低,严重阻碍了其商业应用,是目前亟待解决的问题。根据能量密度的计算公式（E（28）0.5CV~2）,SCs的能量密度主要受限于比电容C和工作电压
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随着经济社会的不断发展,能源供应压力与日俱增,推动着清洁能源和高性能储能器件的使用和发展。其中,超级电容器（Supercapacitors,SCs）以其功率密度高、充放电速度快、循环使用寿命长、维护成本低等优点成为储能领域的研究热点。然而,SCs能量密度较低,严重阻碍了其商业应用,是目前亟待解决的问题。根据能量密度的计算公式（E（28）0.5CV~2）,SCs的能量密度主要受限于比电容C和工作电压V。因此,提高SCs的能量密度,可以通过提高电极材料的比电容以及提高器件工作电压来实现。本论文首先使用深共晶溶剂（Deep Eutectic Solvent,DES）作为反应的媒介,制备出具有多面体结构的CoV2O6材料,其作为电极材料展现出良好的电化学性能。通过对电极循环过程中的CV,EIS,XRD,XPS和SEM等测试,对该电极优异的循环性能进行了机理分析。此外,为了提高器件的工作电压,还将该DES作为SCs的电解液,来提高其能量密度。具体内容如下所述:1.利用丙二酸和氯化胆碱合成DES,用其作为反应溶剂,制备出CoV2O6电极材料。再将CoV2O6通过不同温度的退火处理制备出不同形貌的电极。实验表明通过控制退火温度对材料的形貌和性能有很大的影响。在1 A g-1的电流密度下,其比容量为:CoV2O6-600(194.0 C g-1)＞CoV2O6-500(127.9 C g-1)＞CoV2O6-700(124.5C g-1)。其中,CoV2O6-600具有多面体结构,在100000圈循环后,容量保持率为122.2%。此外,采用CoV2O6-600作为正极,活性炭作为负极。在两电极系统中,CoV2O6-600//AC器件的能量密度能够在373.4 W kg-1时达到20.6 Wh kg-1。本工作中深共晶溶剂热法为CoV2O6的合成提供了新思路。2.基于DES制备的CoV2O6-600具有优异的循环稳定性。通过循环前后以及循环过程中的CV,EIS,XRD,XPS和SEM分析表明,优异的循环寿命归因于:（i）在循环前期,CoV2O6-600为了适应不同电解质离子嵌入CoV2O6-600多面体的间隙之间,可能发生微小的位移,使得其暴露更多的活性位点,使得循环后的比容量增大,且CoV2O6-600的多面体结构更加的稳固,使其具有长的循环寿命;（ii）CoV2O6-600多面体的表面,在循环过程中生成了新的Co OOH活性相,新的活性相和CoV2O6-600的协同作用,使得其具有优异的循环稳定性和性能。3.通过调节氯化胆碱和丙二酸之间不同的摩尔比为1:0.5、1:1、1:1.5,制备了一系列DES基电解液。DES基SCs电压窗口可达1.8 V。DES-1具有最大的电导率(2.05 m S cm-1),比容量可达154.6 C g-1,最高能量密度为11.63 Wh kg-1。由氯化胆碱和丙二酸形成的DES不仅可以为设计合理的SCs提供一种有前景的电解液替代品,还有望扩展使用到其他储能装置的电解液中。
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