超級電容器(也稱電化學(xué)電容器)擁有著長循環(huán)壽命和高功率密度,用途十分廣泛,成為可以替代傳統(tǒng)電池的有效儲能裝置。同時人們對智能的電子裝置的要求越來越高,各種各樣的柔性的可穿戴電子裝置開始慢慢出現(xiàn)在我們的生活中,柔性超級電容器引起很多研究者的關(guān)注。綠色環(huán)保的離子液體在材料制備方面扮演著溶劑、穩(wěn)定劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑多種角色,因此本文采用不同量且多種類型的離子液體輔助制備氧摻雜的還原態(tài)氧化石墨并用于組裝柔性全固態(tài)對稱超級電容器,主要包括三個方面:(1)通過選取疏水型離子液體(BmimFeCl_4)、親水型酸性離子液體(BmimH_2PO_4)以及不同陽離子的離子液體(BmimCl、EmimCl)制備出多種電極材料。通過電化學(xué)和表征測試分析,不同類型的離子液體對其制備出的電極材料電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)影響并不顯著,這是因為在氧化石墨還原過程中,真正產(chǎn)生作用的是離子液體與石墨片層上含氧官能團的靜電作用力。此外,通過加入不同量的離子液體來制備出多種還原態(tài)氧化石墨電極材料并進行電化學(xué)測試,當(dāng)離子液體與氧化石墨的質(zhì)量比為1:1時,即材料ILG-150的電化學(xué)性能最佳。(2)通過利用離子液體(BmimCl)制備的ILG和純水熱制備的HG的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的對比,發(fā)現(xiàn)在氧化石墨的熱還原過程中,離子液體可以誘導(dǎo)還原態(tài)氧化石墨靜電自組裝,既有效抑制了片層間的團聚現(xiàn)象,還保證部分含氧官能團的殘留和少量氮原子的摻雜。在0.5 A g~(-1)時,ILG電容量為261 F g~(-1),同時在2 A g~(-1)時經(jīng)過30000圈充放電測試后,ILG材料的比容量保持率可以達到98.31%,反映出ILG材料具有杰出的長循環(huán)穩(wěn)定性。(3)將ILG材料作為柔性電極材料并成功地組裝成柔性全固態(tài)對稱超級電容器,以PVA/KOH作為固態(tài)電解質(zhì),外層采用PDMS來進行封裝以獲得透明高柔韌性的全固態(tài)對稱超級電容器。在0.5 A g~(-1)的電流密度下,測得其電容量為195 F g~(-1),并且該電容器在不同的彎曲狀態(tài)時對其進行電化學(xué)性能測試,其電容量保持率幾乎為100%。另外,在經(jīng)過10000圈的充放電循環(huán)后,電容量保持率為84.69%,反映出該電容器裝置具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM53;O613.71
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 超級電容器概述
        1.1.1 超級電容器的發(fā)展歷史
        1.1.2 超級電容器的儲能原理
        1.1.3 雙電層電容器的影響因素
        1.1.4 柔性全固態(tài)超級電容器
    1.2 超級電容器電極材料的研究進展
        1.2.1 碳材料
        1.2.2 過渡金屬氧化物
        1.2.3 導(dǎo)電聚合物
        1.2.4 復(fù)合材料
    1.3 離子液體概述
        1.3.1 離子液體的分類與結(jié)構(gòu)
        1.3.2 離子液體的性質(zhì)
        1.3.3 離子液體的應(yīng)用
    1.4 本論文選題意義和研究內(nèi)容
2 實驗部分
    2.1 實驗試劑和試劑儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 結(jié)構(gòu)和形貌表征方法
    2.3 電化學(xué)測試方法
3 離子液體對超級電容器用還原態(tài)氧化石墨性能的影響
    3.1 材料的制備
    3.2 材料的初步表征
    3.3 電化學(xué)測試結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 氧摻雜高性能還原態(tài)氧化石墨的制備及性能的研究
    4.1 電極材料的制備
    4.2 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
    4.3 電化學(xué)測試結(jié)果分析
        4.3.1 水系電解液電化學(xué)性能結(jié)果
        4.3.2 有機系電解液電化學(xué)性能結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 柔性電極的制備以及用于柔性全固態(tài)超級電容器性能研究
    5.1 柔性全固態(tài)對稱超級電容器的組裝
    5.2 結(jié)果與討論
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
附錄A 文章中未列出的圖譜
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
申請專利情況
致謝

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本文編號：2839102