近年來,憑借著充放電速度快、循環(huán)壽命長、功率密度高等優(yōu)點,超級電容器成為了柔性儲能設(shè)備發(fā)展中必不可少的一部分。然而在實際使用過程中,超級電容器難免會受到機械損傷從而導致整個器件失效。因此,近年來具有自修復功能的超級電容器被開發(fā)出來。本文制備了一種以聚乙烯醇-聚乙烯亞胺（PVA-PEI）水凝膠為電解質(zhì)、碳包覆的玻璃微珠為電極的自修復超級電容器,該超級電容器有望應(yīng)用于智能電子產(chǎn)品中。本文通過PVA與PEI分子鏈間的氫鍵作用交聯(lián)生成了PVA-PEI自修復水凝膠電解質(zhì),氫鍵賦予了PVA-PEI水凝膠優(yōu)異的自修復性與重塑性。首先探究了亞氨基（-NH-）與羥基（-OH）的摩爾比對PVA-PEI水凝膠的凝膠率、力學性能、電導率以及自修復性能的影響。當-NH-∶-OH=1.0∶1.0時,PVA-PEI水凝膠具有29.02 k Pa的斷裂應(yīng)力、3.44 m S cm^-1的電導率與97.69%的自修復效率,這代表該水凝膠具有較好的力學性能、導電性與自修復性。因此,本課題確定-NH-∶-OH=1.0∶1.0為制備PVA-PEI水凝膠電解質(zhì)的最佳配比,并進一步探究了自修復次數(shù)與重塑次數(shù)對... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省211工程院校985工程院校

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【學位級別】：碩士

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PANI-PCH電容器的特征[26]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-卓越的穩(wěn)定性，在3萬個恒電流充放電循環(huán)后，比電容幾乎沒有衰減。有機凝膠電解質(zhì)薄膜的獨特優(yōu)點在于其可調(diào)節(jié)的機械完整性，這使得基于有機凝膠電解質(zhì)的對稱固態(tài)超級電容器的組裝易于擴展到工業(yè)水平，實現(xiàn)電解質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)。圖1-2有機凝膠電解質(zhì)的特征[27]a)PAN-b-PEG-b-PAN共聚物的SEM圖像；b)通過在80℃下加熱LiClO4/PAN-b-PEG-b-PAN/DMF混合物12h，蒸發(fā)DMF1h所獲得的有機凝膠電解質(zhì)的照片1.2.2柔性超級電容器許多電子設(shè)備，例如電子皮膚、可彎曲的智能電話和可植入醫(yī)療設(shè)備，以及它們的儲能設(shè)備都會遭受各種嚴重的機械變形。因此，傳統(tǒng)的超級電容器的電解質(zhì)、電極以及隔膜已經(jīng)不滿足目前的需求，組裝可彎曲、可折疊、可扭曲和可伸展的柔性固態(tài)超級電容器是至關(guān)重要的，并且柔性固態(tài)超級電容器的性能在很大程度上取決于電極材料和電解質(zhì)的制備以及組裝方法。凝膠電解質(zhì)不僅可以實現(xiàn)超級電容器的固態(tài)化，其可彎曲的特點也是實現(xiàn)柔性固態(tài)超級電容器的重要條件。使用凝膠作為電解質(zhì)來制備柔性固態(tài)超級電容器是目前比較常用的手段，另一個制備柔性固態(tài)超級電容器的關(guān)鍵因素是使用具有高電導率的柔性電極以確保電荷的快速充放電。目前的柔性電極可分為兩大類：柔性自支撐的活性材料和在柔性基板上沉積活性材料，其中有很多材料，例如納米碳（CNT和石墨烯）和導電聚合物已經(jīng)被廣泛地被用作柔性固態(tài)超級電容器的電極使用。根據(jù)電極的組裝方式，柔性固態(tài)超級電容器可以分為兩類：固態(tài)對稱超級電容器和固態(tài)非對稱超級電容器，由于本論文的主要研究內(nèi)容為對稱超級電容器的制備，因此下面主要介紹基于不同柔性電極的固態(tài)對稱電容器的發(fā)展現(xiàn)狀。

種制備透明的柔性固態(tài)超級電容器的簡單方法。他們通過真空過濾以及壓模法將由無粘合劑的單壁碳納米管（SWCNT）薄膜組成的對稱電極沉積到聚二甲基硅氧烷（PDMS）基板上，并使用凝膠電解質(zhì)與之組裝成為固態(tài)超級電容器器件。當SWCNTs的質(zhì)量為0.02mg時，該柔性超級電容器具有82%的透光率，并且該器件的比電容為22.2Fg-1。此外，此柔性超級電容器的功率密度可以達到41.5kWkg-1，而且經(jīng)過500次循環(huán)后仍然具有良好的電容保持率（94%）。這種具有能量存儲功能的透明且柔性的超級電容器對于制備顯示器和觸摸屏均具有重要的意義。圖1-3制備的超級電容器的a)簡單示意圖和b)照片[35]


本文編號：3620560