随着便携式设备与新能源汽车的不断发展,寻求一种同时具有高能量密度以及快速充放电速率的能源储存装置是十分必要的。电化学能源储存这个具有悠久历史的能源储存方式,在新的时代背景下,因为其具有的可靠的稳定性以及优异离子储存性能,又重新受到了世界各国科研工作者的广泛关注。值得注意的是电化学能源储存的离子储存机理仍然是不明确的,其原因是溶液中的离子与电极材料的相互作用是一个十分复杂的物理现象,对于不同的电极材料,这种物理现象将会表现出不同的离子迁移过程,因此本文将就这个重要课题展开探索,首先我们选用不同晶体结构的三氧化钨作为电极材料,接着我们对制备好的样品使用常规的物理表征与电化学测试,最后为了研究在H+嵌入/迁出晶体内的过程中晶体结构的变化,我们对三氧化钨纳米材料进行了非原位XRD测试。研究内容如下:1.以钨酸钠为前驱体,通过水热法合成h-WO3·0.6H2O纳米棒,然后利用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行材料性质表征。测试的结果表明,制备的三氧化钨纳米棒形貌大致相同,表面略微粗糙,长度在几百纳米左右,宽度则在几十纳米,同时样品与六方相标准卡片匹配十分吻合,衍射峰十分尖锐说明样品也具有不错的结晶度。2.为了获得不同晶体结构的三氧化钨纳米材料,一部分h-WO3·0.6H2O纳米棒粉末被放置在管式炉中分别以350oC与450oC在空气中煅烧,然后我们同样利用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行材料性质表征。结果显示350oC煅烧的样品的晶相没有发生变化。450oC煅烧的样品形貌有一部分转变为团簇,这是因为部分纳米棒分散不够均匀导致堆积在一起,然后在高温发生聚集。同时衍射图像显示在450oC下煅烧的样品已经完全转变为单斜相。3.我们通过电化学工作站以及非原位X射线衍射技术对合成的h-WO3·0.6H2O、m-WO3、h-WO3·（0.6-x）H2O纳米材料的离子存储动力学进行研究。结果显示具有孔道结构以及结晶水的h-WO3·0.6H2O表现出明显的赝电容特征,不仅H+嵌入与脱出十分迅速,电化学反应过程中晶相也没有发生变化,造成这样优异特性的原因是H+能通过桥接氧原子的方式在晶体内迁移。h-WO3·（0.6-x）H2O的电化学测试结果表明离子在其晶体表面扩散的特性并没有发生改变,但非原位XRD的测试结果显示结晶水的损失导致了氢离子与晶体内离子的相互作用更加强烈,从而使得电化学反应过程中的晶体结构变化较为明显。对于m-WO3,其CV图像表明其阴极电流到阳极电流的转换十分缓慢,这显示其固态结构形成了明显的浓度梯度,这也是这是电池性机制最主要的特征,同时电化学动力学分析显示m-WO3不仅已经转变为电池性存储材料,其电化学可逆性也已经完全破坏。