【摘要】：隨著經濟和科技的發(fā)展,人們對電子設備的要求越來越高,多功能化、小型化成為儲能裝置的發(fā)展趨勢。平面微型超級電容器的儲能能力強,瞬時功率大,且可作為功率源與微/納米級電子器件集成,因此成為研究熱點。而石墨烯具有結構薄、導電性高、比表面積高、比電容高等優(yōu)點,所以在微型超級電容器電極材料這個領域,石墨烯有著廣闊的應用前景。本文采用化學氣相沉積法制備出石墨烯薄膜,再通過化學反應將其轉移至硅襯底表面。通過對比不同生長溫度、不同生長時間下所制備石墨烯薄膜的質量和電學性能,可知在生長溫度為1000℃,生長時間為30min時,所制備的石墨烯薄膜質量較好,方阻為1.836kΩ/sq。本文采用石墨烯薄膜作為平面片上電極材料,利用光刻、濺射等工藝制備出平面片上微型超級電容器。器件面積一定,電極寬度與電極間隙比值為3:1,通過對比不同電極寬度(150μm、210μm、240μm)的超級電容器循環(huán)伏安測試結果,發(fā)現(xiàn)隨著電極寬度變窄,離子間傳輸距離縮短,平面片上微型超級電容器的比電容、能量密度和功率密度在不斷增加,因此電極寬度更窄的平面片上微型超級電容器的性能更好。對電極寬度為150μm器件進行測試,當掃速為0.1Vs~(-1)時,面電容與能量密度分別為3.155μFcm~(-2)和3.505mWhcm~(-3);對其循環(huán)充放電2500次,電容器穩(wěn)定性高達93.8%。進而對電極寬度為10μm量級的平面片上微型超級電容器進行探究,制備了電極寬度為30μm,電極間隙為10μm的平面片上微型超級電容器。對其進行測試,當掃速為0.01Vs~(-1)時,器件的面電容、體電容和能量密度分別為20.160μFcm~(-2)、161.278Fcm~(-3)和2.400mWhcm~(-3);當掃速為1Vs~(-1)時,功率密度為28.455Wcm~(-3),效率超過50%放電最短時間為0.681ms。
【圖文】：

哈爾濱理工大學理學碩士學位論文用碳纖維作為電極基底，采用墨水納米碳層當作活面電容為 11.9 至 19.5mFcm-2[19]。世界上已知的最薄、最輕、強度最高的材料，一經之最，引發(fā)了科學家研究的狂潮。石墨烯是由單的二維材料，厚度可薄至一個原子，其結構如圖 使得石墨烯擁有強度高、韌性好、可拉伸彎曲等優(yōu)異表現(xiàn)，離子遷移率可以達到 15000cm2 V-1 s-1，論比容值高達 550Fg-1[20]。同時，對于石墨烯的加工片大面積的石墨烯上集成多個半導體器件和互聯(lián)線集成做出巨大貢獻，使得平面片上電極與電子器件。石墨烯的這些特性，使得其成為平面片上電極材法制備石墨烯的原理及研究現(xiàn)狀的介紹。

圖 1-2 氧化石墨還原法原理Fig. 1-2 Schematic of graphite oxidation reduction method3. 液相剝離法將石墨或石墨衍生物放置于有機溶劑中，采用高密度超聲波、加熱等方法得到單層或多層石墨烯溶液。2008 年，Coleman 等通過超聲剝離獲得石墨烯，同時也證明了在剝離液中會有高質量單層和幾層石墨烯的存在。但存在單層石墨烯產量很低，，團聚情況嚴重等問題[26]。為解決上述問題，Knieke 等想到了高
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TQ127.11;TB383.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;20秒充滿一輛電動汽車:碳納米管超級電容器年底量產[J];新能源經貿觀察;2019年04期

2 ;中科院合肥物質科學研究院石墨烯基超級電容器研制成功[J];中國建材資訊;2017年04期

3 擺玉龍;;超級電容器電極材料的研究進展[J];新疆化工;2011年03期

4 林曠野;劉文;陳雪峰;;超級電容器隔膜及其研究進展[J];中國造紙;2018年12期

5 程錦;;超級電容器及其電極材料研究進展[J];電池工業(yè);2018年05期

6 曾進輝;段斌;劉秋宏;蔡希晨;吳費祥;趙盼瑤;;超級電容器參數(shù)測試與特性研究[J];電子產品世界;2018年12期

7 劉永坤;姚菊明;盧秋玲;黃錚;江國華;;碳纖維基柔性超級電容器電極材料的應用進展[J];儲能科學與技術;2019年01期

8 季辰辰;米紅宇;楊生春;;超級電容器在器件設計以及材料合成的研究進展[J];科學通報;2019年01期

9 余凡;熊芯;李艾華;胡思前;朱天容;劉蕓;;金屬-有機框架作為超級電容器電極材料研究的綜合性實驗設計[J];化學教育(中英文);2019年02期

10 王蕾;;伊朗讓紙變成“超級電容器” 可快速充放電[J];新能源經貿觀察;2018年12期

相關會議論文 前10條

1 代杰;汪匯源;譚X>予;隋剛;楊小平;;二硫化鉬/中空碳球復合材料的制備及其在超級電容器中的應用[A];中國化學會2017全國高分子學術論文報告會摘要集——主題I：能源高分子[C];2017年

2 時志強;;開啟電力能量儲存與利用的新時代?——超級電容器技術與應用進展[A];2018電力電工裝備暨新能源應用技術發(fā)展論壇報告集[C];2018年

3 馬衍偉;張熊;孫現(xiàn)眾;王凱;;高性能超級電容器及其電極材料的研究[A];第三屆全國儲能科學與技術大會摘要集[C];2016年

4 邱介山;于暢;楊卷;;超級電容器用功能二維納米碳材料的合成及功能化[A];第三屆全國儲能科學與技術大會摘要集[C];2016年

5 孟月娜;武四新;;高倍率性的碳納米管基柔性超級電容器電極[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第二十九分會：電化學材料[C];2016年

6 潘偉;薛冬峰;;鐵基超級電容器[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第四十二分會：能源納米材料物理化學[C];2016年

7 王凱;張熊;孫現(xiàn)眾;馬衍偉;;柔性固態(tài)超級電容器:從材料設計到器件制備[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第四十一分會：納米材料與器件[C];2016年

8 婁正;沈國震;;柔性芯片超級電容器的設計及其在傳感系統(tǒng)中的應用[A];中國化學會第30屆學術年會摘要集-第四十一分會：納米材料與器件[C];2016年

9 高書燕;萬歲閣;魏先軍;;自組裝法制備超親水氮摻雜碳凝膠超級電容器電極材料[A];第七屆全國物理無機化學學術會議論文集[C];2016年

10 張曉芳;張偉;盧燦輝;;基于納米纖維素的N-摻雜碳質氣凝膠超級電容器的制備及應用研究[A];2016年全國高分子材料科學與工程研討會論文摘要集[C];2016年

相關重要報紙文章 前10條

1 山科;煤基電容炭有望規(guī)模化生產[N];中國化工報;2014年

2 實習生 邱銳;碳納米管超級電容器問世[N];中國科學報;2012年

3 記者 來蒞;中國超級電容器技術及產業(yè)國際論壇在北海舉行[N];北海日報;2019年

4 記者 楊保國 通訊員 周慧;合肥工業(yè)大學等 研發(fā)可實時修復的伸縮型超級電容器[N];中國科學報;2019年

5 本報記者 李東慧;我市將建超級電容器研發(fā)中心 多個住宅項目堅持新中式風貌[N];洛陽日報;2018年

6 湖北 朱少華 編譯;一款雙向DC/DC穩(wěn)壓器和超級電容器充電器電路[N];電子報;2017年

7 記者 楊紅衛(wèi);河南瑞貝卡集團與天一航天科技公司超級電容器項目合作簽約儀式舉行[N];許昌日報;2017年

8 記者 夏文燕 通訊員 代成;超級電容器有望得到廣泛應用[N];江蘇科技報;2016年

9 見習記者 白明琴;超級電容器市場趨熱[N];中國電力報;2016年

10 楊德印 摘編;超級電容器簡介[N];電子報;2016年

相關博士學位論文 前10條

1 錢歐;碳基高功率超級電容器的電極材料設計及電化學性能[D];中國科學技術大學;2019年

2 高鑫;石墨烯基超級電容器電極材料的制備及電化學性能[D];哈爾濱理工大學;2019年

3 徐盼盼;過渡金屬氧族化合物的制備及超級電容器性能研究[D];哈爾濱工程大學;2019年

4 王廣寧;多酸基配位聚合物超級電容器電極材料的制備及性能研究[D];哈爾濱理工大學;2018年

5 馬麗娜;細菌纖維素基柔性超級電容器電極的制備與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

6 歐陽田;碳材料的鹽輔助制備及其超級電容性能研究[D];哈爾濱工程大學;2018年

7 許峰;溶膠法制備新型三維碳材料及其超級電容器性能調控研究[D];中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所);2018年

8 王志奎;基于聚乙烯醇的自修復超級電容器結構設計與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

9 李灣灣;高強度聚苯胺導電水凝膠的設計及其在柔性超級電容器中的應用[D];中國科學技術大學;2018年

10 董留兵;3D碳網絡/高載量活性物質復合柔性電極及其超電容性能[D];清華大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 張洪浩;基于錳、鎢氧化物材料的超級電容器的研究[D];天津理工大學;2019年

2 黎婷;碳化MOF/MgCl_2雜化產物的制備及應用[D];華東理工大學;2019年

3 張紫瑞;多孔生物質炭的設計合成、結構分析及其在新型儲能器件中的應用[D];鄭州大學;2019年

4 劉媚;多級孔碳基材料的構筑及其雙電層電容性能研究[D];武漢工程大學;2018年

5 李成龍;生物質碳復合材料在超級電容器中的應用[D];武漢工程大學;2018年

6 付晶;聚丙烯腈基復合碳納米纖維膜的制備及其在超級電容器中的應用[D];武漢工程大學;2018年

7 朱珍妮;金屬化合物基超級電容器電極材料的制備和研究[D];武漢工程大學;2018年

8 南吉星;生物質碳基復合材料的制備及其超級電容器性能研究[D];鄭州大學;2019年

9 余劍輝;金屬織物基柔性超級電容器的制備及其性能研究[D];廈門大學;2017年

10 吳俊凱;金屬硫化物電極材料的制備與超電性能研究[D];安徽工程大學;2019年

本文編號：2648530