[发明专利]一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料及其制备方法和应用，属于储能技术领域。制备方法如下：将钨酸与无水乙酸铵溶于过氧化氢与去离子水的混合溶剂中，搅拌得到半透明混合溶液，将得到的半透明混合溶液与碳布基底放入反应釜中，进行水热反应，冷却至室温，洗涤碳布，真空干燥，得到氧缺陷氧化钨电极材料。该材料因其独特的氧缺陷分子结构与致密多孔的纳米空间形貌，显著的提升了离子扩散与电子转移效率，表现出极好的电化学储能性能，在超级电容器领域中展现出良好的应用前景。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着不可再生化石燃料的逐渐枯竭，电化学储能设备引起了人们的极大关注。其中，超级电容器作为一种新型的电化学储能设备，因其高功率密度与长循环寿命，展现出取代不可再生能源的巨大潜力。过渡金属氧化物因其高理论电容，高的自然储量及低成本，成为了炙手可热的超级电容器电极材料，然而普遍存在的差导电性的问题，导致其实际比电容仍无法达到市场应用的需求。氧化钨作为一种典型的低成本、高理论比电容的过渡金属氧化物，同样受困于导电性差，在商业化发展上受到了极大的限制。因此，通过合理的分子结构与纳米空间结构的设计，提升氧化钨等过渡金属氧化物的导电性与电化学性能是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是通过氧缺陷分子结构与独特的纳米空间形貌的构造，提供一种高比电容、大负载量的超级电容器负极材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，制备方法如下：将钨酸与无水乙酸铵溶于过氧化氢与去离子水的混合溶剂中，搅拌得到半透明混合溶液，将得到的半透明混合溶液与碳布基底放入反应釜中，进行水热反应，冷却至室温，洗涤碳布，真空干燥，得到氧缺陷氧化钨电极材料。

上述的一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，按重量比，钨酸：无水乙酸铵＝50：0-7。

上述的一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，按体积比，去离子水：过氧化氢＝29：4-16。

上述的一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，所述的过氧化氢的质量分数为30％。

上述的一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，所述的半透明混合溶液的搅拌温度为85℃，搅拌时间为20-30min。

上述的一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料，所述的水热反应的温度为180-200℃，反应温度为3-5h。

上述的任一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料作为负极材料在超级电容器中的应用。

上述的应用，以上述的任一种用于超级电容器的氧缺陷氧化钨电极材料为工作电极，碳箔纸为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，再三电极体系下，进行电化学性能测试。

上述的应用，超级电容器的电解液为0.1M硫酸与1M硫酸钠混合溶液。

本发明的有益效果是：本发明得到了一种高比电容、大负载量的氧化钨超级电容器负极材料(H_x-WO_3-x@CC)。该负极材料因为大量存在的氧空位，提升了导电性，取得了高比电容，其独特的表面形貌也使该负极材料能在碳布基底上进行稳定的大载量负载。同时，该负极材料在盐/酸混合电解液中具有大电位窗口，结合氧化钨材料自身的低成本，使得该电极材料在超级电容器领域展现良好的前景。

附图说明

图1是实施例1制备的H₀-WO_3-x@CC电极材料的低倍(a)和高倍(b)扫描电镜图片。

图2是实施例2制备的H₁₄-WO_3-x@CC电极材料的低倍(a)和高倍(b)扫描电镜图片。