柔性超級電容器是儲能技術(shù)的前沿,近年來由于其在現(xiàn)代可穿戴電子領(lǐng)域的重大突破而受到廣泛關(guān)注。聚苯胺（PANI）存在各種氧化態(tài)且具有可調(diào)節(jié)的贗電容性能,既可以用作導(dǎo)電劑,也可以直接用作電活性材料,因此被廣泛應(yīng)用在能量存儲領(lǐng)域。然而PANI的剛性分子鏈導(dǎo)致其無法單獨作為柔性超級電容器的組件,而且倍率性能差以及在循環(huán)充放電過程中產(chǎn)生的體積變化導(dǎo)致的穩(wěn)定性差等缺陷,為此本文采用不同方法制備的石墨烯基材料為柔性基體,并通過不同方法將剛性聚苯胺引入石墨烯層間制備具有優(yōu)異穩(wěn)定性的柔性超級電容器。首先,采用溫和的方法利用對苯二胺對GO進(jìn)行了表面修飾,能夠有效阻止石墨烯的重新堆積制得略微皺縮的石墨烯納米片。經(jīng)過PPD改性后的石墨烯（PGO）形態(tài)略微皺縮表面基團豐富,使得PANI納米棒能夠很好地分散在PGO納米片中,經(jīng)過真空抽濾和還原后,制備了蜂窩狀的石墨烯基多孔網(wǎng)絡(luò)復(fù)合膜。以此方法制得的PANI@rPGO復(fù)合膜電極的比電容值高達(dá)734.4 F g^-1(0.5 A g^-1),5000次循環(huán)后仍有110%的電容保持率。在0.5 A g^-1的電流... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同儲能設(shè)備的Ragone圖[6]

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文柔性“蜂窩狀”石墨烯基聚苯胺電容器的制備及其電化學(xué)性能研究2圖1-2EDLC的電荷存儲原理[12]對于EDLC，它的電容來自于電極與電解質(zhì)界面上積累的純靜電荷，由于電極和電解質(zhì)之間不發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移(這使得它們具有高可逆和高循環(huán)穩(wěn)定性)，因此它強烈依賴于電解液離子可以接觸到的電極材料的表面積。碳納米材料具有較大的比表面積，是EDLC常見的電極材料，如碳?xì)饽z[13]，活性炭[14]，碳納米管[15]，石墨烯[16]，碳化物衍生的碳[17]等。1.1.2贗電容器贗電容是一種基于快速且高度可逆的表面或近表面發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的法拉第電荷存儲機制。由于其儲能是基于氧化還原反應(yīng)，因此贗電容行為在一定程度上類似于電池[18]。贗電容與電解液和電極之間的電子電荷轉(zhuǎn)移有關(guān)，被吸附的離子不與材料的原子發(fā)生反應(yīng)，只發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移。電極實現(xiàn)贗電容效應(yīng)的能力取決于材料對電極表面離子的吸附和化學(xué)親和力，以及孔的結(jié)構(gòu)和大小[19]。電荷存儲隨外加電壓呈線性增加[20]。具有氧化還原特性的材料廣泛應(yīng)用在贗電容器中，其中有過渡金屬氧化物（IrO2，RuO2，F(xiàn)e3O4，MnO2，NiO，V2O5，Co3O4）、過渡金屬硫化物和導(dǎo)電化學(xué)聚合物（聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚乙炔、聚(4-苯乙烯磺酸鹽)）等。與EDLC相比，贗電容的比電容值相對更高，但導(dǎo)電能力差，導(dǎo)致其電化學(xué)穩(wěn)定性差，功率密度低[21]。對于過渡金屬氧化物材料而言，其儲量低導(dǎo)致價格高昂無法廣泛應(yīng)用。對于過渡金屬硫化物而言，其電導(dǎo)率太低嚴(yán)重影響到了電荷的傳輸。對于導(dǎo)電化學(xué)聚合物而言，由于其在電化學(xué)氧化還原反應(yīng)過程中存在體積膨脹等問題導(dǎo)致較差的循環(huán)穩(wěn)定性。上述都是贗電容器存在的問題。1.1.3混合電容器混合超級電容器在不改變功率密度的情況下提高?

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文柔性“蜂窩狀”石墨烯基聚苯胺電容器的制備及其電化學(xué)性能研究4電容器有效的避免了短路的風(fēng)險，并具備良好的電荷存儲能力和抗彎曲疲勞的能力[32]。迄今為止，制造GBFs的方法是受傳統(tǒng)合成纖維的啟發(fā)，主要包括熔融紡絲法和溶液紡絲法。有結(jié)果表明，石墨烯具有高溫穩(wěn)定性，其熔化溫度約為4900K[33],因此熔融紡絲不適合制備GBFs，而溶液紡絲是最理想的方法。溶液紡絲方法包括濕法紡絲和干法紡絲，這取決于紡絲液是否在溶液浴中凝固[34]。（1）濕法紡絲在濕法紡絲過程中，將氧化石墨烯(GO)分散到水溶液中以獲得穩(wěn)定的紡絲液，然后泵入凝固浴中形成凝膠態(tài)纖維。待凝固完成后，分離出凝膠態(tài)纖維，進(jìn)行干燥，獲得氧化石墨烯纖維。為確保氧化石墨烯纖維的均勻連續(xù)，凝固后的纖維應(yīng)保持一定的運動速度，可以通過收集裝置以合適速度來收集整理。石墨烯濕法紡絲過程見圖1-3。圖1-3石墨烯濕法紡絲過程圖[35]a.紡絲液氧化石墨烯紡絲液能在水中的穩(wěn)定分散主要靠靜電斥力[36]。當(dāng)GO紡絲液泵入到凝固浴中，非溶劑破壞了帶電離子的穩(wěn)定性，導(dǎo)致氧化石墨烯發(fā)生凝固沉淀[37]。GO紡絲液的可紡性取決于GO片層的橫向尺寸大小和濃度，大片層高濃度有利于紡絲，但是紡絲濃度也不宜過高，否則容易堵塞紡絲出口，不利于形成連續(xù)均勻的纖維。b.凝固浴除紡絲液外，凝固浴對GBFs的性能也起著重要的作用。GO紡絲液是一種帶負(fù)電荷的穩(wěn)定水分散體。為了得到纖維，必須破壞其穩(wěn)定狀態(tài)，使其形成凝膠


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