隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展,能源存儲設(shè)備引起了科研人員和相關(guān)公司的廣泛關(guān)注。其中,超級電容器由于功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)于二次電池,且能量密度與其接近,有望廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。纖維狀超級電容器易于加工,可直接應(yīng)用到織物中而不破壞織物的整體結(jié)構(gòu)。碳纖維是一類被廣泛研究的電極材料,其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、高機械強度、低密度、耐腐蝕、易于織造等優(yōu)點,適用于一維電極的制備。但是,碳纖維自身的比電容和能量密度較低,難以達到能源存儲設(shè)備的要求。若將碳纖維與贗電容材料結(jié)合起來,使制備的電極材料兼具碳纖維優(yōu)異的導(dǎo)電性、機械性能和贗電容材料的高能量密度,有望獲得綜合性能優(yōu)異的電極材料。因此,本文主要基于碳纖維基電極材料,分別利用氧化-微波剝離、電化學(xué)沉積、溶液-凝膠法金屬氧化物及氮化物沉積等方法,制備改性碳纖維及碳纖維基復(fù)合電極材料,分析了其結(jié)構(gòu)、形貌與電化學(xué)性能,并組裝成一維柔性超級電容器,進行性能研究。主要研究內(nèi)容如下:1.采用氧化-微波剝離的方法,在碳纖維表面制備一層具有含氧基團的石墨片層,并以此制備一維電極。首先對碳纖維進行氧化處理,在其表層形成疏松的石墨片層。傅里葉紅外轉(zhuǎn)換光譜(FTIR)圖、元素分析...

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器的結(jié)構(gòu)和機理
        1.2.1 超級電容器的組成
        1.2.2 超級電容器的機理
        1.2.3 超級電容器的分類
    1.3 電極材料的類型
        1.3.1 雙電層電極材料
        1.3.2 贗電容電極材料
    1.4 一維電極材料
        1.4.1 基于金屬線或金屬層包覆纖維的一維電極
        1.4.2 基于碳材料的一維電極
        1.4.3 贗電容材料/碳復(fù)合一維電極
    1.5 論文的選題意義和研究內(nèi)容
第二章 碳纖維的表面氧化-微波改性及電化學(xué)性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 主要實驗試劑和原料
        2.2.2 碳纖維的表面氧化-微波改性
        2.2.3 測試和表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 改性Hummers法和微波法處理碳纖維過程
        2.3.2 改性碳纖維電極材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        2.3.3 含氧基團儲能機理
        2.3.4 改性碳纖維電極材料的電化學(xué)性能
    2.4 本章小結(jié)
第三章 MnO₂/碳纖維復(fù)合電極的制備與電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 主要實驗試劑和原料
        3.2.2 MnO₂/碳纖維電極復(fù)合電極的制備
        3.2.3 柔性超級電容器的制備
        3.2.4 測試和表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 電沉積制備MnO₂納米片及其儲能機理
        3.3.2 MnO₂/碳纖維復(fù)合電極材料的制備與形貌結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 MnO₂/碳纖維電極材料的電化學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Ti(O,N)/碳纖維復(fù)合電極的制備與電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 主要實驗試劑和原料
        4.2.2 Ti(O,N)/碳纖維復(fù)合電極的制備
        4.2.3 柔性超級電容器的制備
        4.2.4 測試和表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Ti(O,N)表層形成機理
        4.3.2 具有Ti(O,N)表層碳纖維電極材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征
        4.3.3 Ti(O,N)/碳纖維電極材料的電化學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)
    5.1 全文結(jié)論
    5.2 不足之處
    5.3 研究展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
致謝



本文編號：3916495