柔性紗線型超級電容器不僅具有充放電快、環(huán)境友好等傳統(tǒng)超級電容器的固有優(yōu)勢,還能滿足微型化、集成化和柔性化的可穿戴要求,在可穿戴電子產(chǎn)品的儲能方面應(yīng)用前景廣泛。電極作為超級電容器的關(guān)鍵部分,具有重要研究價值,目前研究中仍存在電容較低及循環(huán)穩(wěn)定性較差等問題,限制了其發(fā)展。紡織紗線因具有多孔、柔性和強度等優(yōu)點被視為電極的良好的柔性基底。本文以棉紗（CY）為柔性基底,以多壁碳納米管（MWCNTs）和聚吡咯（PPy）為活性材料,利用MWCNTs與PPy的協(xié)同作用提高電極的電容,利用氧等離子體改性提高材料間的結(jié)合牢度,改善電極的循環(huán)穩(wěn)定性,制備具有較好循環(huán)穩(wěn)定性和較高電容的紗線電極。本文主要內(nèi)容如下:（1）采用浸泡-干燥法在CY表面包覆MWCNTs,制備了MWCNTs/CY紗線電極,探究了浸泡次數(shù)對其形貌、導(dǎo)電性、電容性能的影響。測試表明,浸泡三次時,電極電容最大,棉紗表面基本被MWCNTs包覆,且沒有嚴(yán)重堆疊,棉紗導(dǎo)電性明顯提高。（2）為進一步提高電極的電容,采用化學(xué)氧化法在MWCNTs/CY表面沉積PPy,制備PPy/MWCNTs/CY紗線電極,探究PPy聚合條件對其形貌和電容性能的影響,測試... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電荷存儲機理：(a)電化學(xué)雙電層形成；(b)在接觸附近的孔的極化表面上形成的還原CuCl層

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4生的額外贗電容，原理圖如圖1-2所示。圖1-1電荷存儲機理：(a)電化學(xué)雙電層形成；(b)在接觸附近的孔的極化表面上形成的還原CuCl層圖1-2碳材料表面發(fā)生的雙電層和氧化還原反應(yīng)的原理圖1.3超級電容器的分類超級電容器（SC）與傳統(tǒng)電容器原理基本相同，但SC的電極材料具有更大的比表面積和更薄的介電層，這使得其比傳統(tǒng)電容器有更高的電容和能量密度。SC可獨立作為能量存儲裝置，又可通過恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計與電池形成有效的互補的混合功能系統(tǒng)(如作為電動汽車的動力來源)[35]。而柔性固態(tài)超級電容器（FlexibleSupercapacitor，F(xiàn)SC）具有良好的柔性，并且避免了液體電解質(zhì)的使用，更適合作為智能可穿戴紡織品的儲能設(shè)備。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以將FSC劃分為不同的類型。

第一章緒論51.3.1按機理分類根據(jù)機理可以將FSC分為雙電層電容器和贗電容器[36]。（1）雙電層電容器雙電層電容器是最先商業(yè)化的超級電容器。其機理是在雙電層理論基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。1887年，Helmholz首先研究了電容器中的電荷存儲機制，并提出了緊密雙電層理論，理論模型如圖1-3(a)所示。他將金屬插入電解液，發(fā)現(xiàn)在固液界面由于靜電作用，在金屬表面會排布電荷相反穩(wěn)定存在的雙電層，由圖可知，該雙電層中電荷不斷的進行熱運動，在固液界面無法形成穩(wěn)定的緊密層結(jié)構(gòu)。根據(jù)Helmholz的緊密雙電層理論中存在的弊端，Gouy和Chapman提出了分散層理論，理論模型如圖1-3(b)所示，他們認(rèn)為溶液中電荷是連續(xù)分布的。Stern在緊密雙電層理論和分散層理論的基礎(chǔ)上，提出了緊密擴散層理論，理論模型如圖1-3(c)所示，他將雙電層詳細的劃分為緊密層和擴散層。在近電極表面即緊密層與Helmholz的理論模型類似，擴散層與Gouy和Chapman提出的分散層理論類似。Stern理論更加完善，此后，隨著人們研究的不斷深入，雙電層理論也日趨成熟。圖1-3雙電層理論模型[37]：(a)Helmhotz緊密雙電層理論；(b)Gouy-Chapman分散層理論；(c)Stern緊密擴散層理論圖1-4為EDLC的儲能機理示意圖，利用電極/電解液界面的雙電層存儲能量。當(dāng)電極充電時，電場驅(qū)動電解液中的正、負離子分別快速的向兩電極涌動，

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]泡沫鎳紗線的制備及其在線狀柔性電極中的應(yīng)用研究[D]. 康超群.南京郵電大學(xué) 2017
[4]Ni（OH）2/石墨烯復(fù)合材料的制備及電容性能研究[D]. 石昕.天津大學(xué) 2017
[5]碳納米管紗線基柔性固態(tài)超級電容器的制備及性能研究[D]. 呂曉明.華南理工大學(xué) 2017
[6]碳納米材料及其復(fù)合材料的合成以及電化學(xué)電容性能研究[D]. 尹志雄.湖南大學(xué) 2016
[7]石墨烯/聚吡咯/棉紗線電極的制備及性能研究[D]. 王藝穎.東華大學(xué) 2016
[8]棉織物基聚吡咯/碳納米管復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 朱航悅.東華大學(xué) 2015
[9]聚吡咯/棉織物心電電極的制備和性能評價[D]. 段亞茹.東華大學(xué) 2014
[10]軌道車輛車載超級電容器儲能系統(tǒng)評價指標(biāo)及性能改進方法研究[D]. 金翠辰.大連交通大學(xué) 2014



本文編號：3212266