掺钼钨酸钴在超级电容器中的应用-天天新资讯
来源: 中钨在线 ┆ 时间: 2022-11-01 19:58:26
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近期,吉林大学研究者开发了一种掺钼钨酸钴(MCW)的正极材料,其由于有较高的电化学性能、较强的电荷扩散能力和优异的化学稳定性等特点,而适合应用于新一代的超级电容器中,能有效弥补传统电容的不足。
钨酸钴
作为一种潜在的大规模储能系统,超级电容器由于有高功率密度、长循环寿命、良好充放电倍率性能、高安全性和对环境较为友好等特点,而深受广泛关注。根据作用原理的不同,其可以划分为双电层型和赝电容型两种。其中,赝电容超级电容器因有高能量密度和高功率密度而被寄予厚望,但是它一般采用金属化合物如钨酸钴和氧化镍作为电极材料,单一的金属氧化物很难满足现有的应用发展。
为了解决上面的问题,研究者采用了杂原子替代法来改善单一金属氧化物电极材料的不足,不仅能调节电极材料的能带结构和电子结构,还可以降低材料晶体结构内部的对称性。
钨酸钴(CoWO4)是过渡金属钨的一种化合物,具有很高的理论比容量和极好的化学稳定性,是一种理想的储能材料。而通过杂原子(钼Mo)替代法改性的CoWO4具有极为出色电化学性能和离子扩散性能,是实现赝电容储存的关键。
掺钼钨酸钴制备示意图(图源:Weitao Zheng/Cell Reports Physical Science)
研究表明,Mo替代并未改变CoWO4的晶体结构以及钨的化合价,但是Co的价态会升高;CoWO4的价带位置并未随着Mo替代的增加而改变,而禁带宽度随Mo替代的增加而降低;Mo有效地降低了CoWO4晶体对称性,增加了电化学Co活性中心的极性,进一步增强了电荷扩散动力学。