MXene基高面电容可拉伸微型超级电容器阵列
发布时间：2021-01-08 10:36
随着柔性可拉伸电子设备的蓬勃发展,并且通过随身智能应用程序的配套使用,将我们的生活变得更为舒适与便捷。所以目前迫切地需要能够同时兼容弯曲,并且承受相应的形变的微电源,以实现智能系统的自主权。为了满足不断增长的需求,已经开发了多种类型的可变形能量存储系统来完成整个智能系统的需求。作为有希望的候选者之一,可拉伸的超级电容器具有高功率密度,快速充电能力,长循环稳定性以及特别高的安全性（由于通常使用水性电解质）,吸引了许多研究人员的关注。在此基础上,我们设计了一种“电子/离子双重传输通道”结构的微型超级电容器,并通过与岛桥结构相结合,进一步构造出了可拉伸微型超级电容器阵列。本论文主要研究成果如下:设计出独特的过渡金属碳/氮化物（MXene）与通过在芯层中插入一维导电聚吡咯包裹细菌纤维素（BC@PPy）纤维搀杂的混合膜,在重新堆叠的MXene薄片之间合理的构造了电子/离子双重传输通道结构。“电子/离子双重传输通道设计”具有多个优点:（i）均匀插入层间的1D导电具有“核-壳结构”的BC@PPy纤维,不仅充当了层间支架,同时减轻了MXene片层之间的重新堆叠,以确保有更多的层间自由空间用于离子传输,...
【文章来源】： 吴玉东 安徽大学
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底，(b)硅胶基底，（c）聚对苯二甲酸乙二醇（PET）基底，（d）聚酰亚胺（PI）基底Figure1-4(a)Polydimethylsiloxane(PDMS)solution,(b)Siliconesolution,(c)Polyethyleneterephthalate(PET),(d)Polyimide(PI)
是收集环境电磁波，并将其转换为电流，其组成装置主要有微波发射以及微波接收，可以从环境四周捕捉到弹回的无线电波能量，然后通过整流装置获得稳定的直流电压，可以实现自主的任意时刻充电[80]。电磁感应式充电，是通过法拉第电磁感应定律发展而来的，在初级线圈中通入一定频率的交流电，变化的电流就会在闭合的线圈中产生变化的磁场，次级线圈就会在由初级线圈产生的磁场中产生感应电流，由此产生的感应电流为交流电，只需要通过整流元件以及滤波元件，从而就能得到商用的直流电源，如图所示1-5a原理图与1-5b实物图。图1-5（a）无线充电单元的电路图（b）无线充电单元实物图Figure1-5.(a)Circuitdiagramofthewirelesschargingunitb）Physicalpictureofwirelesschargingunit
安徽大学硕士学位论文39图2-11.MSCA的光学图像从初始状态（0％）扩展到200％，并且相应的FEA结果是整个PI基板和与MSC互连的嵌入式导电Cu层的应变分布。Figure2-11.OpticalimagesoftheMSCAsbeingstretchedfromtheinitialstate(0%)to200%,andthecorrespondingFEAresultsofstraindistributionofthewholePIsubstrateandtheembeddedconductiveCulayerinterconnectingtheMSCs.如进一步从有限元分析（FEA，多物理场FEA代码ANSYS）得出的仿真结果（图2-11）所示，大多数应变主要集中在PI互连的两端框架铰链（εmax<0.113，0.226、0.421、0.684分别对应50％，100％，150％，200％的伸长率）封装导电铜（εmax<0.028、0.055、0.102、0.166分别为50％，100％，150％，200％的伸长率）。与此形成鲜明对比的是，PI基板的其余区域（岛和PI互连框架铰链的中间区域）承受的应变非常低（对于50％，100％，150％，200％拉伸率分别为εmax<0.013、0.025、0.047、0.076）。特别地，在整个拉伸运动过程中，由叉指电极组成的负载的MSC单元几乎经历了几乎为零的应变（εmax<0.003、0.006、0.012、0.019分别对应50％，100％，150％，200％的伸长率）。因此，蜂窝状结构的固有变形能力可以有效地减轻经受拉伸的加载应变，从而确保了在可逆变形下，位于岛上的储能单元的电化学稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向可实用超级电容器的致密化碳材料研究（英文）[J]. 吴水林,朱彦武. Science China Materials. 2017(01)
[2]All-solid-state flexible microsupercapacitor based on two-dimensional titanium carbide[J]. Bao-Shou Shen,Hao Wang,Li-Jun Wu,Rui-Sheng Guo,Qing Huang,Xing-Bin Yan. Chinese Chemical Letters. 2016(10)
本文编号：2964443
【文章来源】： 吴玉东 安徽大学
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底，(b)硅胶基底，（c）聚对苯二甲酸乙二醇（PET）基底，（d）聚酰亚胺（PI）基底Figure1-4(a)Polydimethylsiloxane(PDMS)solution,(b)Siliconesolution,(c)Polyethyleneterephthalate(PET),(d)Polyimide(PI)
是收集环境电磁波，并将其转换为电流，其组成装置主要有微波发射以及微波接收，可以从环境四周捕捉到弹回的无线电波能量，然后通过整流装置获得稳定的直流电压，可以实现自主的任意时刻充电[80]。电磁感应式充电，是通过法拉第电磁感应定律发展而来的，在初级线圈中通入一定频率的交流电，变化的电流就会在闭合的线圈中产生变化的磁场，次级线圈就会在由初级线圈产生的磁场中产生感应电流，由此产生的感应电流为交流电，只需要通过整流元件以及滤波元件，从而就能得到商用的直流电源，如图所示1-5a原理图与1-5b实物图。图1-5（a）无线充电单元的电路图（b）无线充电单元实物图Figure1-5.(a)Circuitdiagramofthewirelesschargingunitb）Physicalpictureofwirelesschargingunit
安徽大学硕士学位论文39图2-11.MSCA的光学图像从初始状态（0％）扩展到200％，并且相应的FEA结果是整个PI基板和与MSC互连的嵌入式导电Cu层的应变分布。Figure2-11.OpticalimagesoftheMSCAsbeingstretchedfromtheinitialstate(0%)to200%,andthecorrespondingFEAresultsofstraindistributionofthewholePIsubstrateandtheembeddedconductiveCulayerinterconnectingtheMSCs.如进一步从有限元分析（FEA，多物理场FEA代码ANSYS）得出的仿真结果（图2-11）所示，大多数应变主要集中在PI互连的两端框架铰链（εmax<0.113，0.226、0.421、0.684分别对应50％，100％，150％，200％的伸长率）封装导电铜（εmax<0.028、0.055、0.102、0.166分别为50％，100％，150％，200％的伸长率）。与此形成鲜明对比的是，PI基板的其余区域（岛和PI互连框架铰链的中间区域）承受的应变非常低（对于50％，100％，150％，200％拉伸率分别为εmax<0.013、0.025、0.047、0.076）。特别地，在整个拉伸运动过程中，由叉指电极组成的负载的MSC单元几乎经历了几乎为零的应变（εmax<0.003、0.006、0.012、0.019分别对应50％，100％，150％，200％的伸长率）。因此，蜂窝状结构的固有变形能力可以有效地减轻经受拉伸的加载应变，从而确保了在可逆变形下，位于岛上的储能单元的电化学稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向可实用超级电容器的致密化碳材料研究（英文）[J]. 吴水林,朱彦武. Science China Materials. 2017(01)
[2]All-solid-state flexible microsupercapacitor based on two-dimensional titanium carbide[J]. Bao-Shou Shen,Hao Wang,Li-Jun Wu,Rui-Sheng Guo,Qing Huang,Xing-Bin Yan. Chinese Chemical Letters. 2016(10)
本文编号：2964443
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