近年來,憑借著充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),超級(jí)電容器成為了柔性儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)展中必不可少的一部分。然而在實(shí)際使用過程中,超級(jí)電容器難免會(huì)受到機(jī)械損傷從而導(dǎo)致整個(gè)器件失效。因此,近年來具有自修復(fù)功能的超級(jí)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(fù)超級(jí)電容器,該超級(jí)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(fù)水凝膠電解質(zhì),氫鍵賦予了PVA-PEI水凝膠優(yōu)異的自修復(fù)性與重塑性。首先探究了亞氨基（-NH-）與羥基（-OH）的摩爾比對(duì)PVA-PEI水凝膠的凝膠率、力學(xué)性能、電導(dǎo)率以及自修復(fù)性能的影響。當(dāng)-NH-∶-OH=1.0∶1.0時(shí),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(dǎo)率與97.69%的自修復(fù)效率,這代表該水凝膠具有較好的力學(xué)性能、導(dǎo)電性與自修復(fù)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(jìn)一步探究了自修復(fù)次數(shù)與重塑次數(shù)對(duì)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PANI-PCH電容器的特征[26]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-卓越的穩(wěn)定性，在3萬(wàn)個(gè)恒電流充放電循環(huán)后，比電容幾乎沒有衰減。有機(jī)凝膠電解質(zhì)薄膜的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在于其可調(diào)節(jié)的機(jī)械完整性，這使得基于有機(jī)凝膠電解質(zhì)的對(duì)稱固態(tài)超級(jí)電容器的組裝易于擴(kuò)展到工業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)。圖1-2有機(jī)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(jī)凝膠電解質(zhì)的照片1.2.2柔性超級(jí)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(chǔ)能設(shè)備都會(huì)遭受各種嚴(yán)重的機(jī)械變形。因此，傳統(tǒng)的超級(jí)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(jí)電容器是至關(guān)重要的，并且柔性固態(tài)超級(jí)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(shí)現(xiàn)超級(jí)電容器的固態(tài)化，其可彎曲的特點(diǎn)也是實(shí)現(xiàn)柔性固態(tài)超級(jí)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(jí)電容器是目前比較常用的手段，另一個(gè)制備柔性固態(tài)超級(jí)電容器的關(guān)鍵因素是使用具有高電導(dǎo)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(dǎo)電聚合物已經(jīng)被廣泛地被用作柔性固態(tài)超級(jí)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(jí)電容器可以分為兩類：固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器和固態(tài)非對(duì)稱超級(jí)電容器，由于本論文的主要研究?jī)?nèi)容為對(duì)稱超級(jí)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(duì)稱電容器的發(fā)展現(xiàn)狀。

種制備透明的柔性固態(tài)超級(jí)電容器的簡(jiǎn)單方法。他們通過真空過濾以及壓模法將由無(wú)粘合劑的單壁碳納米管（SWCNT）薄膜組成的對(duì)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(jí)電容器器件。當(dāng)SWCNTs的質(zhì)量為0.02mg時(shí)，該柔性超級(jí)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(jí)電容器的功率密度可以達(dá)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(chǔ)功能的透明且柔性的超級(jí)電容器對(duì)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(jí)電容器的a)簡(jiǎn)單示意圖和b)照片[35]


本文編號(hào)：3620560