本文關(guān)鍵詞：石墨烯在離子液體電解液中電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球環(huán)境不斷的惡化和化石燃料的大量消耗,人們對于綠色、可持續(xù)、高性能的儲(chǔ)能器件越來越關(guān)注�；诔浞烹娝俣瓤�、功率密度高、循環(huán)壽命長和安全環(huán)保等一系列的優(yōu)點(diǎn),超級電容器目前得到了廣泛的運(yùn)用。石墨烯是一種由碳原子通過SP2雜化得到的二維平面結(jié)構(gòu)。由于石墨烯具有優(yōu)越的導(dǎo)電性,高比表面積和極佳的力學(xué)性能,因此石墨烯被認(rèn)為是一種非常理想的電極材料。此外,電解液也是超級電容器的一個(gè)重要組成部分。近年來,離子液體作為一種新型的電解液,已經(jīng)開始取代傳統(tǒng)水系和有機(jī)體系的電解液,這是因?yàn)殡x子液體具有寬的工作電壓,不揮發(fā),不易燃,穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。 首先我們在改進(jìn)Hummers法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化,制備了高質(zhì)量的石墨烯。根據(jù)SEM和BET的表征發(fā)現(xiàn),石墨烯被有效的剝離成了很薄的片層,并且呈現(xiàn)出介孔結(jié)構(gòu)。我們以石墨烯作為電極,以離子液體作為電解液組裝成扣式的超級電容器,系統(tǒng)的研究了石墨烯在具有不同官能團(tuán)的離子液體電解液中的電化學(xué)性能。結(jié)合得到數(shù)據(jù),通過建模的方法發(fā)現(xiàn)：離子液體的粘度,離子半徑和分子量大小會(huì)對石墨烯超級電容器的電化學(xué)電容性能產(chǎn)生很大的影響。通過選擇合適的官能團(tuán),可以使離子液體電解液呈現(xiàn)不同的特性,從而獲得高性能的石墨烯離子液體超級電容器。 其次,我們制備了固態(tài)離子液體凝膠電解質(zhì),發(fā)現(xiàn)這種凝膠電解質(zhì)具有高的透光性和優(yōu)越的力學(xué)性能。此外,石墨烯電極和這種離子液體凝膠電解質(zhì)具有很好的搭配性。因此,我們通過真空抽濾-剝膜的方法,在柔性的PET基底上沉積了石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。然后以石墨烯薄膜作為電極,以離子液體凝膠為電解質(zhì),構(gòu)建出一種新型的全固態(tài)、柔性、透明的超級電容器,通過測試發(fā)現(xiàn)：這種全固態(tài)超級電容器不僅可以透光,可以彎折,并且具有較好的電化學(xué)性能,最大工作電壓可以超過2.5V,電容可以到達(dá)30uF/cm,更重要的是在彎曲的條件下也可以正常的工作。 最后,我們通過電弧放電法快速的制備了導(dǎo)電率高、結(jié)晶性好、穩(wěn)定性極佳的石墨烯納米片。隨之,我們將所制備的石墨烯納米片作為導(dǎo)電添加劑加入到離子液體聚合物凝膠中,得到了一種高電導(dǎo)率的凝膠電解質(zhì)。結(jié)果表明,這種改性的電解質(zhì)具有非常好的熱穩(wěn)定性(400℃)和寬的工作電壓(3V),然后以它作為電解質(zhì)組裝成了全固態(tài)超級電容器,發(fā)現(xiàn)比未改性的電解質(zhì)具有更好的電化學(xué)性能,特別是具有更小的電阻,更高的比電容和更好的倍率,循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 離子液體 超級電容器 機(jī)理 全固態(tài) 凝膠電解質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O613.71;TM53
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 超級電容器的概述10-14
• 1.1.1 超級電容器的工作原理10-12
• 1.1.2 超級電容器的特點(diǎn)12
• 1.1.3 超級電容器的應(yīng)用12-14
• 1.2 超級電容器的電極材料14-16
• 1.2.1 金屬氧化物14
• 1.2.2 導(dǎo)電聚合物14
• 1.2.3 碳材料14-15
• 1.2.4 石墨烯15-16
• 1.3 超級電容器的電解液16-19
• 1.3.1 傳統(tǒng)電解液16-17
• 1.2.2 離子液體電解液17-18
• 1.2.3 固態(tài)電解質(zhì)18-19
• 1.4 本文構(gòu)想19-20
• 第2章 石墨烯在離子液體電解液中儲(chǔ)能機(jī)理的研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程20-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21
• 2.2.3 表征手段21-22
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果23-32
• 2.3.1 石墨烯的表征23-25
• 2.3.2 離子液體的選擇25-26
• 2.3.3 電化學(xué)測試結(jié)果26-32
• 2.4 本章結(jié)論32-34
• 第3章 全固態(tài)柔性石墨烯離子液體超級電容器34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程34-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料34-35
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備35
• 3.2.3 表征手段35-36
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法36-37
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果37-41
• 3.3.1 離子液體凝膠的表征37-39
• 3.3.2 石墨烯薄膜的測試39
• 3.3.3 電化學(xué)測試結(jié)果39-41
• 3.4 本章結(jié)論41-42
• 第4章 電弧放電石墨烯改性的離子液體凝膠固態(tài)電解質(zhì)42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料42-43
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備43
• 4.2.3 表征手段43
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)方法43-44
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果44-48
• 4.3.1 電弧放電石墨烯的表征44-45
• 4.3.2 改性的離子液體凝膠的性質(zhì)45-47
• 4.3.3 電化學(xué)測試結(jié)果47-48
• 4.4 本章結(jié)論48-50
• 結(jié)論50-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 致謝57-58
• 附錄A58

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 曹林,梁彥瑜,孔令斌,力虎林;納米Co(OH)_2/HY復(fù)合物的制備及其電化學(xué)電容性能[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2004年05期

2 申保收;馮旺軍;郎俊偉;王儒濤;邰志新;閻興斌;;電弧放電法制備石墨烯的硝酸改性及其電化學(xué)性能增強(qiáng)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2012年07期

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯在離子液體電解液中電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：362144