隨著人們對電子器件便攜化和可穿戴化日益增長的需求,越來越多的電子設(shè)備被要求具有柔性和可拉伸性。實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的可拉伸電子設(shè)備體系的必要條件是實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備的可拉伸性。這里所說的能源設(shè)備包括電池,太陽能電池和超級電容器等。在這些能源設(shè)備當(dāng)中,超級電容器作為一種重要的能量存儲(chǔ)裝置,具有充放電迅速,功率密度大,循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異,使用壽命長,環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。一般說來,超級電容器的能量密度比傳統(tǒng)電容器高幾個(gè)數(shù)量級,此外,由于充放電機(jī)理的特殊性,超級電容器可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)大量的能量傳輸,因此其功率密度要顯著高于電池。在此背景下,本文研究采用備受關(guān)注的碳納米材料—碳納米管,制備了一系列新型全固態(tài)超級電容器,并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),賦予超級電容器可拉伸性,進(jìn)一步滿足超級電容器多功能性的發(fā)展要求。本文中,采用“預(yù)拉伸-放松”的方法成功的制備了具有褶皺結(jié)構(gòu)的碳納米管纖維,討論了褶皺碳納米管纖維的導(dǎo)電性,拉伸過程的性能穩(wěn)定性,并且探究了反復(fù)機(jī)械拉伸條件下,褶皺碳納米管纖維的破壞過程。同時(shí),基于褶皺的碳納米管纖維,分別制備了可拉伸導(dǎo)體以及超級電容器。并首次關(guān)注和探究了可拉伸電子器件在長期反復(fù)拉伸過程中的耐久性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明... 

【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

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 超級電容器的儲(chǔ)能機(jī)理
        1.2.1 電化學(xué)儲(chǔ)能概述
        1.2.2 雙電層儲(chǔ)能
        1.2.3 贗電容儲(chǔ)能
    1.3 基于碳材料的超級電容器電極
        1.3.1 活性炭電極
        1.3.2 碳納米管電極
        1.3.3 石墨烯電極
    1.4 功能化超級電容器
        1.4.1 柔性超級電容器
        1.4.2 可拉伸超級電容器
        1.4.3 透明超級電容器
        1.4.4 線形超級電容器
    1.5 碳納米管材料
        1.5.1 碳納米管材料概述
        1.5.2 碳納米管纖維
        1.5.3 碳納米管薄膜
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 材料與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 基底材料的制備
        2.2.2 凝膠電解質(zhì)的制備
        2.2.3 電極的改性處理
    2.3 分析表征方法
        2.3.1 循環(huán)拉伸測試
        2.3.2 電阻測試
        2.3.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.4 材料表面形貌表征
        2.3.5 材料組成和結(jié)構(gòu)分析
    2.4 數(shù)據(jù)分析處理
        2.4.1 比電容的計(jì)算
        2.4.2 比能量密度的計(jì)算
        2.4.3 比功率密度的計(jì)算
第3章 單向可拉伸薄膜狀導(dǎo)體及超級電容器
    3.1 前言
    3.2 碳納米管纖維的表征
    3.3 褶皺碳納米管纖維
        3.3.1 碳納米管褶皺結(jié)構(gòu)的形成
        3.3.2 陣列碳納米管纖維的褶皺行為
        3.3.3 褶皺的陣列碳納米管纖維的導(dǎo)電性
        3.3.4 氣凝膠碳納米管纖維的褶皺行為
        3.3.5 褶皺的氣凝膠碳納米管纖維的導(dǎo)電性
    3.4 基于碳納米管纖維的可拉伸導(dǎo)體
        3.4.1 可拉伸導(dǎo)體的制備
        3.4.2 基于陣列碳納米管纖維的可拉伸導(dǎo)體
        3.4.3 基于陣列碳納米管纖維可拉伸導(dǎo)體的導(dǎo)電性
        3.4.4 基于氣凝膠碳納米管纖維的可拉伸導(dǎo)體
        3.4.5 基于氣凝膠碳納米管纖維可拉伸導(dǎo)體的導(dǎo)電性
    3.5 基于碳納米管纖維的可拉伸超級電容器
        3.5.1 可拉伸超級電容器的制備
        3.5.2 基于陣列碳納米管纖維的可拉伸超級電容器的電化學(xué)性能
        3.5.3 基于陣列碳納米管纖維的可拉伸超級電容器的機(jī)械拉伸耐久性
        3.5.4 基于氣凝膠碳納米管纖維的可拉伸超級電容器的電化學(xué)性能
        3.5.5 基于氣凝膠碳納米管纖維的可拉伸超級電容器的機(jī)械拉伸耐久性
    3.6 本章小結(jié)
第4章 多向可拉伸薄膜狀超級電容器
    4.1 前言
    4.2 碳納米管薄膜的表征
    4.3 基于碳納米管薄膜的多向可拉伸超級電容器
        4.3.1 多向可拉伸電極的制備
        4.3.2 多向可拉伸電極的形貌表征
        4.3.3 多向可拉伸電極的導(dǎo)電性
        4.3.4 多向可拉伸超級電容器的電化學(xué)性能
    4.4 基于改性電極的多向可拉伸超級電容
        4.4.1 褶皺碳納米管薄膜電極的改性
        4.4.2 改性電極的表面形貌
        4.4.3 改性電極的電化學(xué)性能
        4.4.4 改性的多向可拉伸超級電容器的電化學(xué)性能
    4.5 本章小結(jié)
第5章 線形高性能可拉伸超級電容器
    5.1 前言
    5.2 可拉伸皮芯結(jié)構(gòu)線形超級電容器的制備
    5.3 CNT@MNO_2電極
        5.3.1 CNT纖維的表征
        5.3.2 CNT@MnO_2復(fù)合纖維的制備
        5.3.3 CNT@MnO_2復(fù)合纖維的表征
    5.4 CNT@PPY電極
        5.4.1 CNT@PPy復(fù)合薄膜的制備
        5.4.2 CNT@PPy復(fù)合薄膜的表征
    5.5 線形可拉伸超級電容器
        5.5.1 超級電容器的電荷平衡
        5.5.2 直線形非對稱超級電容器的電化學(xué)性能
        5.5.3 螺旋形非對稱可拉伸超級電容器的電化學(xué)性能
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二氧化錳電極電化學(xué)（7）[J]. 夏熙.  電池工業(yè). 2006(01)

博士論文
[1]基于納米碳材料的可拉伸超級電容器的研究[D]. 徐萍.東華大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于取向碳納米管/共軛高分子復(fù)合纖維的新型線狀超級電容器[D]. 蔡振波.復(fù)旦大學(xué) 2013
[2]單壁碳納米管陣列制備及其粘附力研究[D]. 班書寶.蘇州大學(xué) 2011



本文編號：3637085