發(fā)布時間：2021-01-11 23:30

　　可穿戴電子設備的日益普及使柔性儲能設備成為了關注點之一。其中,柔性超級電容器因獨特的儲能性質、出色的穩(wěn)定性及安全環(huán)保等特征成為了可穿戴電子設備理想的儲能器件。柔性超級電容器的器件結構和電極材料是影響其使用效果的兩個重要因素。對于可穿戴電子設備的常見類型而言,纖維狀和平面型柔性超級電容器展現出較高的研究和應用價值。而在電極材料中,石墨烯因其比表面積大和導電性好等特點成為了超級電容器領域的熱點材料,其中,還原氧化石墨烯（reduced graphene oxide,RGO）因在制備成本、產量與產率方面具有突出優(yōu)勢及其前驅體氧化石墨烯（graphene oxide,GO）易于改性與加工等特點而非常適用于柔性超級電容器電極材料的研究與制備�；诖�,本論文以可穿戴電子設備的柔性儲能器件為應用背景,圍繞纖維狀和平面型兩種器件結構,開展了高性能RGO電極材料與柔性超級電容器的研究,具體內容分為以下五部分:（1）通過浸漬和低溫氣相還原過程制備出RGO和碳納米顆粒（carbon nanoparticles,CNPs）包覆的棉線電極（CNPs/RGO-CT）并組裝為纖維狀柔性超級電容器。研究表明,RGO通... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：138 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-3雙電層電容器。(a)Helmholtz、Gouy-Chapman和Stern雙電層模型[52];(b)EDLC的充電和放電過程[53]

不同于EDLC,pseudo-capacitor是通過電極表面的法拉第氧化還原反應或材料體相內離子的快速嵌入/脫嵌過程來進行能量的儲存和釋放(見圖1-4[53])。當電極表面發(fā)生法拉第氧化還原反應時,活性材料的價態(tài)和化學性質將發(fā)生變化,因而表現為較EDLC更高的比電容和能量密度、更長的充電時間、更低的功率密度及更差的循環(huán)穩(wěn)定性。另一種贗電容是通過陽離子(如Li+、Na+、K+和H+)在材料體相內的快速嵌入/脫嵌過程產生的,該過程既有鋰離子電池電荷儲存發(fā)生于材料體相內部的特點又有超級電容器電荷儲存不受擴散限制的優(yōu)點,因此,該類型的pseudo-capacitor更有望兼具優(yōu)異的能量和功率性能。目前,研究較多的贗電容材料體系包括金屬氧化物(如Ru O2·H2O、IrO2·H2O、MnO2·H2O、V2O5、NiO、Co3O4、Sn O2、Fe2O3、H2Ti6O13和Nb2O5等)、金屬氫氧化物(如Co(OH)2和Ni(OH)2等)及導電聚合物(如polyacetylene、PPy、PANI和PEDOT等),這些材料體系可通過結構設計、晶相調控和多元復合等策略發(fā)揮優(yōu)異的贗電容性能。圖1-4贗電容器。(a)負極表面的法拉第氧化還原反應;(b)陽離子在負極材料體相內的快速嵌入/脫嵌過程[53]

贗電容器。(a)負極表面的法拉第氧化還原反應;(b)陽離子在負極材料體相內的快速嵌入/脫嵌過程[53]


本文編號：2971683