纖維狀柔性超級電容器是一種具有高功率密度、長循環(huán)壽命、可快速充放電以及靈活的柔性等優(yōu)點的新型儲能裝置,在柔性電子器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,但較低的能量密度制約了其實際應(yīng)用。如何制備出具有高比電容的電極材料以及拓寬工作電壓成為提高纖維狀柔性超級電容器的能量密度的關(guān)鍵所在。本論文以高模量碳纖維(CF)作為基底,首先通過電泳沉積法將碳納米管(CNT)沉積到CF表面形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),然后再分別沉積二氧化錳(MnO2)和聚吡咯(PPy)得到具有不同電壓窗口的復(fù)合電極CF/CNT/MnO2和CF/CNT/PPy,最后使用凝膠電解質(zhì)將復(fù)合電極組裝成不對稱型纖維狀柔性超級電容器。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)和傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)研究了電極材料的結(jié)構(gòu);采用循環(huán)伏安測試(CV)、恒流充放電測試(GCD)以及電化學(xué)阻抗測試(EIS)研究了電極材料以及器件的電化學(xué)性能。首先以恒電流電化學(xué)沉積法制備了CF/MnO2電極,研究了電極電化學(xué)性能與沉積時間和電流密度的相關(guān)性。研究結(jié)果表明,當(dāng)電流密度為4 mA/cm時,電極的比電容最大,但電流密度過大會引起...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 超級電容器簡介
        1.1.1 超級電容器的發(fā)展歷程
        1.1.2 超級電容器結(jié)構(gòu)
        1.1.3 超級電容器的工作機理
        1.1.4 超級電容器的分類
        1.1.5 超級電容器的性能評估
    1.2 纖維狀柔性超級電容器研究進(jìn)展
        1.2.1 纖維狀柔性超級電容器的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 纖維狀柔性超級電容器的電解質(zhì)
        1.2.3 纖維狀柔性超級電容器的電極材料及器件結(jié)構(gòu)
    1.3 選題意義與研究內(nèi)容
        1.3.1 選題意義
        1.3.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗研究流程圖
    2.2 實驗藥品及儀器
    2.3 電極材料的制備方法
    2.4 電極材料的物性表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡
        2.4.2 X射線衍射儀
        2.4.3 X射線光電子能譜儀
        2.4.4 傅里葉紅外光譜儀
    2.5 電極材料的電化學(xué)性能測試
        2.5.1 循環(huán)伏安測試
        2.5.2 恒流充放電測試
        2.5.3 交流阻抗測試
        2.5.4 循環(huán)性能測試
    2.6 電化學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的計算
        2.6.1 單電極比電容的計算
        2.6.2 超級電容器電化學(xué)性能的計算
第三章 CF/MnO₂電極與CF/CNT/MnO₂復(fù)合電極的制備及電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 恒電流法制備CF/MnO₂電極與CF/CNT/MnO₂復(fù)合電極
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 不同電流密度下制備CF/MnO₂電極的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)分析
        3.3.2 不同沉積時間制備CF/MnO₂電極的形貌及電化學(xué)分析
        3.3.3 CF/CNT/MnO₂復(fù)合電極的形貌及電化學(xué)分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CF/PPy電極與CF/CNT/PPy復(fù)合電極的制備及電化學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 恒電流法制備CF/PPy電極與CF/CNT/PPy復(fù)合電極
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 電化學(xué)測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 兩種電解液中制備CF/PPy電極的形貌及電化學(xué)分析
        4.3.2 不同電流密度下制備CF/PPy電極的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)分析
        4.3.3 不同沉積時間下制備CF/PPy電極的形貌及電化學(xué)分析
        4.3.4 CF/CNT/PPy復(fù)合電極的形貌及電化學(xué)分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 纖維狀柔性超級電容器的組裝及電化學(xué)性能
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
        5.2.1 凝膠電解質(zhì)PVA-LiCl的制備
        5.2.2 纖維狀柔性超級電容器的組裝
        5.2.3 電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 電化學(xué)分析
        5.3.2 柔性分析
        5.3.3 復(fù)合電極與不對稱結(jié)構(gòu)的機理分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：3853538