基于碳纳米管/聚吡咯复合纤维的可拉伸超级电容器研究

发布时间：2021-02-01 08:02

　　碳纳米管纤维由于自身优异的力学性能、电学性能以及导热性能等特点,被广泛应用于传感器、能源材料和柔性可穿戴器件等领域。轻质、柔性的纤维超级电容器逐渐成为研究人员关注的热点。目前大多数纤维超级电容器是将两根直纤维缠绕到一起,由于直纤维自身的拉伸应变小、弹性低等特点,拉伸性能受到一定的限制。为了能使超级电容器在复杂的变形环境（如:弯曲、拉伸等）中稳定的工作,研究人员通过将活性材料附着在弹性聚合物基底上制造出可拉伸的纤维状超级电容器。本论文制备出了一种利用其自身螺旋环结构来进行自拉伸的碳纳米管复合纤维超级电容器。本论文通过化学原位聚合法制备出了大面积（4cm*12cm）的碳纳米管/聚吡咯复合薄膜,通过传统纺丝工艺制备了碳纳米管/聚吡咯复合直线型纤维和螺旋型纤维,解决了碳纳米管复合纤维中大多只是将赝电容材料负载在纤维表面,限制了其电容性能的问题。研究发现,负载在碳纳米管管束上的聚吡咯没有在纺丝扭转过程中脱落。在吡咯/乙醇体积比为3:300时,复合纤维电极的质量比电容达到261.3 F/g。将两根碳纳米管/聚吡咯复合纤维组装成纤维状超级电容器,测试其电容性能发现,在5 mV/s的扫速下,复合纤维超... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 碳纳米管纤维的研究现状及应用
        1.1.1 碳纳米管纤维的制备方法
        1.1.2 碳纳米管纤维的性能
        1.1.3 碳纳米管纤维的应用和发展前景
    1.2 储能技术与超级电容器
        1.2.1 储能技术的发展
        1.2.2 超级电容器的储能机制及电极材料
        1.2.3 超级电容器的应用和展望
    1.3 碳纳米管纤维在超级电容器中的应用
        1.3.1 碳纳米管纤维及其复合纤维用作超级电容器电极
        1.3.2 碳纳米管复合纤维超级电容器的可变形研究
    1.4 本文的研究内容与意义
2 材料结构表征与性能分析
    2.1 实验原料和试剂
    2.2 实验设备和仪器
    2.3 主要的表征仪器
    2.4 超级电容器的性能分析测试
        2.4.1 超级电容器的测试体系
        2.4.2 超级电容器的测试方法与参数计算
3 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的制备与研究
    3.1 引言
    3.2 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的制备
        3.2.1 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的制备原理
        3.2.2 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的制备过程
    3.3 不同吡咯浓度对碳纳米管/聚吡咯复合纤维的研究
    3.4 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的形貌结构表征
    3.5 碳纳米管/聚吡咯复合纤维的电容性能研究
        3.5.1 基于三电极测试体系
        3.5.2 基于二电极测试体系
    3.6 本章小结
4 碳纳米管/聚吡咯螺旋纤维可拉伸超级电容器
    4.1 引言
    4.2 碳纳米管/聚吡咯螺旋纤维的表征
    4.3 碳纳米管/聚吡咯螺旋纤维超级电容器的电容性能研究
        4.3.1 静态下的电容性能研究
        4.3.2 拉伸状态下的电容性能研究
        4.3.3 弯曲变形状态下的电容性能研究
    4.4 基于提高碳纳米管/聚吡咯复合纤维电容循环稳定性研究
        4.4.1 碳纳米管/氧化锰复合纤维的制备和表征
        4.4.2 碳纳米管/聚吡咯/氧化锰复合纤维的电容性能研究
    4.5 本章小结
5 总结
参考文献
个人简历与研究成果
    个人简历
    研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]核壳结构C@MnO2电极材料的制备及其性能研究[J]. 任宪仓,田传进,赵禹程,赵文燕,汪长安.  稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[2]电动车用新型复合电源系统的设计[J]. 周翔,杨林,羌嘉曦,蔡亦山.  机电工程技术. 2012(03)
[3]储能技术在电力系统中的研究进展[J]. 骆妮,李建林.  电网与清洁能源. 2012(02)
[4]电化学电容器的特点及应用[J]. 张治安,邓梅根,胡永达,杨邦朝.  电子元件与材料. 2003(11)
[5]超级电容器在变配电站直流系统中的应用[J]. 薛洪发.  电气时代. 2001(11)
[6]新型氧化镍超电容器电极材料的研究[J]. 王晓峰,孔祥华.  无机材料学报. 2001(05)



本文编号：3012460