柔性石墨烯复合纤维基超级电容器的制备及性能研究

发布时间：2024-02-01 16:15

　　随着可穿戴、便携式和可植入电子设备的快速发展,设计微型、高性能的能量存储与供电系统成为能源材料领域的重要研究方向。近年来,由于纤维基超级电容器具有高功率密度、长循环寿命并能够实现三维方向的柔性,在可穿戴电子器件领域有很大的发展潜力。石墨烯纤维作为典型的碳基材料电极具有导电性能佳、质轻、结构可设计性强等诸多优势。本论文设计了新型石墨烯/定向碳纳米管复合纤维,通过调控介孔分布及氧化石墨烯(GO)的还原程度,显著提升了碳基纤维电极的比容量,在此基础上,设计柔性非对称超级电容器拓宽电压窗口进一步提升能量密度;最后,针对在低温条件下全凝胶态柔性超级电容器电化学性能普遍下降和柔性变差的问题,设计和制备了一体化防冻石墨烯基复合凝胶纤维电极,同时构建可拉伸器件以满足可穿戴设备更多的功能需求。论文主要工作如下:(1)对于碳基纤维电极来讲,纤维的比表面积和内部的孔结构分布是影响其电化学性能的两个重要因素。针对石墨烯片易于堆积,孔径分布不均匀导致石墨烯纤维比容量较低的问题,本文采用毛细管辅助的非液晶湿法纺丝方法对氧化石墨烯/碳纳米管分散液纺丝,成功制备了碳纳米管定向的氧化石墨烯/碳纳米管杂化纤维,定向的碳纳...

【文章页数】：139 页

【部分图文】：

图１－２形成赝电容的不同法拉第反应机理Ｍ，??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｆａｒａｄａｉｃ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｆｏｒ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ＾１０，??

学博士论文???＂］ｒｂｉｍｉｉＳＳ—?］?ｆｃＩｉｉｉＳ？＂?＇??Ａｕ?＋?郝‘?？?，Ａｕ＇ｓＰｂ谈?Ｒ？ＣＭ〇Ｈ＞，？?ＳＨ，＋?Ｓｉｒ?—?Ｒ？０以ＯＨＵ?ＮｂＡ?＋?？ｌｉ＂?＋?Ｌｉ＊Ｎｂ：Ｏｊ??Ａａ?ｃｋ（ｔｒｏ４ｃ?Ｒ？〇：?ｏｗｏｄｎｓｉｆｒ?Ｈｒｉｆｒｏｔ....

图１－５?（ａ）?ＰＡＮＩ／ＣＮＴ复合纤维的制备以及纤维状超级电容器的组装，（ｂ）?ＰＡＮＩ／ＣＮＴ复合??纤维的扫描电镜图像，（ｃ）纤维超级电容器与常规棉纱共织形成的柔性电子织物电源［４７］

?第一章绪论???浓度，以进一步提升聚苯胺－碳纳米管复合纤维的比容量和强度［４８］。??

图１－６?（ａ）多层次孔结构碳纤维的制备示意图，（ｂ）?ＰＡＮ的相分离示意图，（ｃ）多层次孔结构??碳纤维的扫描电镜照片ｆ＾

ｉｏｎ??■－ｓｉｒ０＾．?＾?ｏｐ－－?－?－?－??：赞Ｈ?ｒｎｆｆｓｏｌＵａｃｔｏｐｏｔｏｕ＾?Ｃａｒｔｏｎ?Ｆｉｂ＾ＭＣＦ｝?ＨｌｅｒａｒｃＷｃａｌ?Ｐｏｒｏｕｓ??ｌ?國、Ｊ?＾?＼?‘?ＰＡＮＦｉｂｅｆ＜ＰＦ）?Ｃａｒｂｏｎ?Ｆｉｂｅ．（ＨＰＣＦ）??ｂ）?Ｐｈａｓｅ....

图１－９?（ａ）由凝胶电解质和两个对称卷绕的Ｍｎ０２／ＣＮＴ／尼龙纤维电极组成的超级电容器的??示意图［６０］

簧状，??并在外侧涂覆可拉伸且具有自修复功能的羧化聚氨酯，以确保超级电容器的拉伸和自??愈合性能。此设备在拉伸１００％以后具有８２．４％的电容保留率，愈合三次之后仍有５４．２％??的比容量。??ｊ?＇、＃■??Ｃｄｔｅｄｙａｍ?Ｙ??ｌ〇?＾?ｒｊ＼??ｗｋｉｄｒｗｌｆｌｓ??〔....

本文编号：3892408