發(fā)布時間：2017-06-28 22:15

  本文關(guān)鍵詞：基于紡織纖維的多孔柔性儲能材料的可控構(gòu)筑及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源是人類社會發(fā)展進步的重要基礎(chǔ),能源的開發(fā)和利用一直貫穿著人類社會的發(fā)展歷史,直接關(guān)系到人類社會的生存與可持續(xù)發(fā)展。隨著能源消耗持續(xù)增長,可利用的化石能源日益枯竭,同時化石能源的大量開發(fā)和利用造成了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,迫使人類必須開發(fā)新型高效的儲能材料與器件。電化學(xué)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型環(huán)保儲能器件,具有比傳統(tǒng)電容器高的能量密度和比電池高的功率密度,是一種高效環(huán)保的能源存儲器件。隨著當今電子設(shè)備正呈現(xiàn)出輕薄化和柔性化的發(fā)展趨勢,開發(fā)出具有重量輕、成本低、體積小、電化學(xué)性能優(yōu)異和加工性能優(yōu)良的柔性電化學(xué)電容器及其電極材料具有重要的意義。本課題選擇以棉織物為基底,通過在其表面構(gòu)筑雙電層和贗電容材料,探索其在紡織纖維基柔性電化學(xué)電容器電極材料中的應(yīng)用。課題的研究內(nèi)容包括:(1)利用棉織物,通過浸漬-烘干方法在棉織物上負載GO,然后分別用NaBH4化學(xué)還原和熱還原方法將GO還原為石墨烯,制備出石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料,研究了合成條件對材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的方阻最低可達560?/sq,在掃描速率為5mV/s,電壓窗口為0-1.0V時比電容為40F/g,經(jīng)過1000次充放電循環(huán)之后比電容保持率為90%。用熱還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料,詳細研究了還原氣氛、溫度和時間等因素對電極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。在H2氣氛下得到的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極的方阻最低可達3k?/sq。在H2氣氛下得到的石墨烯/棉布復(fù)合織物的比電容可以達到17F/g。通過熱還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合電極具有很好的穩(wěn)定性,在經(jīng)過1000次充放電循環(huán)后比電容可以保持在原來的95%。(2)利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物為基底,通過化學(xué)沉淀方法制備出Co-NiLDH/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。詳細研究了合成條件對電極材料的結(jié)果和電化學(xué)性能的影響。Co/Ni摩爾比為2:3時制備的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布復(fù)合電極材料在掃描速率為5mV/s時,其比電容為578F/g,并且具有良好的柔性性能。以制備的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料和石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料分別作為正負極,Na2SO4溶液作為電解質(zhì)溶液,組裝成Co-Ni LDH/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非對稱電化學(xué)電容器,其比電容可達238F/g,能量密度可達18Wh/Kg。(3)利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物為基底,通過電化學(xué)沉積方法,制備出MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。詳細研究了合成條件對電極材料的結(jié)果和電化學(xué)性能的影響。MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料在掃描速率為5mV/s時,比電容可達693F/g。為了進一步提高MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能,在MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料表面進一步電沉積聚吡咯,制備聚吡咯/MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料,電極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性具有明顯的提高,在經(jīng)過3000次恒流充放電循環(huán)之后比電容損失量約為3%。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)電織物 織物電極 纖維 柔性電極材料 電化學(xué)電容器
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSRACT6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 儲能材料的發(fā)展歷史11-13
• 1.2 纖維基柔性儲能材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析13-23
• 1.2.1 紙基柔性電極材料13-15
• 1.2.2 碳布基柔性電極材料15-17
• 1.2.3 紡織纖維基柔性電極材料17-23
• 1.3 課題研究的提出與意義23-25
• 1.4 研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗方法與表征技術(shù)27-33
• 2.1 實驗試劑與儀器設(shè)備27-28
• 2.1.1 實驗試劑27-28
• 2.1.2 儀器設(shè)備28
• 2.2 材料形貌與結(jié)構(gòu)表征28-31
• 2.2.1 透射電鏡28-29
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡29
• 2.2.3 X射線衍射分析29-30
• 2.2.4 傅里葉紅外光譜30
• 2.2.5 X射線光電子能譜30
• 2.2.6 電感耦合等離子體發(fā)射光譜30
• 2.2.7 織物撕破性能測試測試30-31
• 2.3 材料電化學(xué)性能表征31-33
• 2.3.1 循環(huán)伏安測試31
• 2.3.2 恒流充放電測試31-32
• 2.3.3 循環(huán)壽命測試32
• 2.3.4 導(dǎo)電性能測試32-33
• 第三章 石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備、表征及其電化學(xué)性能研究33-55
• 3.1 前言33-34
• 3.2 實驗部分34-35
• 3.2.1 氧化石墨烯的制備34
• 3.2.2 氧化石墨烯/棉布復(fù)合織物的制備34
• 3.2.3 石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-54
• 3.3.1 氧化石墨烯和石墨烯的結(jié)構(gòu)表征35-37
• 3.3.2 化學(xué)還原法制備石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的結(jié)構(gòu)表征37-43
• 3.3.3 化學(xué)還原法制備石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的電化學(xué)性能研究43-45
• 3.3.4 熱還原法制備石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的結(jié)構(gòu)表征45-51
• 3.3.5 熱還原法制備石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的電化學(xué)性能研究51-54
• 3.4 小結(jié)54-55
• 第四章 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備、表征及電化學(xué)性能研究55-71
• 4.1 前言55-56
• 4.2 實驗部分56-57
• 4.2.1 鈷鎳層狀雙氫氧化物的制備56
• 4.2.2 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極的制備56
• 4.2.3 鈷鎳層狀雙氫氧化物電極的制備56
• 4.2.4 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非對稱電化學(xué)電容器的制備與性能測試56-57
• 4.3 結(jié)果與討論57-70
• 4.3.1 鈷鎳層狀雙氫氧化物的結(jié)構(gòu)表征57-59
• 4.3.2 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的結(jié)構(gòu)表征59-63
• 4.3.3 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的電化學(xué)性能研究63-67
• 4.3.4 鈷鎳層狀雙氫氧化物/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非對稱電化學(xué)電容器的電化學(xué)性能研究67-70
• 4.4 小結(jié)70-71
• 第五章 聚吡咯/二氧化錳/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備、表征及電化學(xué)性能研究71-81
• 5.1 前言71-72
• 5.2 實驗部分72
• 5.2.1 二氧化錳/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備72
• 5.2.2 聚吡咯/二氧化錳/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的制備72
• 5.3 結(jié)果與討論72-79
• 5.3.1 二氧化錳/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的結(jié)構(gòu)表征72-75
• 5.3.2 二氧化錳/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的電化學(xué)性能研究75-76
• 5.3.3 聚吡咯/二氧化錳/石墨烯復(fù)合織物電極材料的結(jié)構(gòu)表征76-77
• 5.3.4 聚吡咯/二氧化錳/石墨烯復(fù)合織物電極材料的電化學(xué)性能研究77-79
• 5.4 小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 參考文獻83-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果94-95
• 致謝95

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  本文關(guān)鍵詞：基于紡織纖維的多孔柔性儲能材料的可控構(gòu)筑及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：495475