基于碳纳米管宏观膜的柔性超级电容器的结构设计及性能研究

发布时间：2021-04-22 03:50

　　随着科学技术的飞速发展,可穿戴智能设备在许多领域得到应用,作为智能可穿戴设备的储能器件,超级电容器具有功率密度高,充电速度快,循环寿命长和安全稳定等优点。为了适应移动可穿戴电子器件的需求,超级电容器逐渐向柔性化和小型化的趋势发展,并取得了重大进展。柔性二维叠层超级电容器和一维纤维状超级电容器也陆续被开发出来,但是柔性超级电容器还是存在一些不足,如器件体积比容量和能量密度比较低,机械稳定性差,在形变过程中电化学性能衰减等。本论文针对以上问题试图从器件结构设计与优化制备工艺等方面展开研究,论文的具体内容和结论如下:（1）目前商用超级电容器采用金属集流体,金属集流体和活性物质的固/固界面存在较大的内部阻抗,导致离子扩散路径延长,阻碍了电子传输,而且柔性也较差,本实验采用碳纳米管宏观膜（carbon nanotubes macroscopic film,CMF）作为集流体,制备紧密结合的CMF/AC准一体化电极,此外CMF良好的电解液润湿性能够在形变作用下促进电解液离子的扩散。相比金属集流体,基于CMF的超级电容器展现了优异的电化学性能,在0.1 A/g的电流密度下,器件的体积比容量为48.5... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器的分类
        1.2.2 电容器的工作原理
        1.2.3 CNTs在超级电容器中的应用
    1.3 柔性超级电容器研究进展
        1.3.1 一维纤维状柔性超级电容器
        1.3.2 二维平面状柔性超级电容器
    1.4 研究目标、研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
第二章 实验材料、设备及测试
    2.1 实验材料与试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 实验测试及表征
        2.3.1 扫描电镜及能谱分析（SEM、EDS）
        2.3.2 接触角测试
        2.3.3 方块电阻及电阻测试
        2.3.4 透射电镜（TEM）
        2.3.5 超级电容器电化学性能测试
第三章 基于CMF/AC准一体化柔性电极的二维叠层超级电容器的构筑与研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 制备CMF薄膜
        3.2.2 CMF/AC准一体化电极的制备
        3.2.3 二维叠层超级电容器的组装
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 接触角测试及分析
        3.3.2 铝箔与CMF电阻及粘附力对比测试
        3.3.3 CMF微观形貌分析
        3.3.4 CMF/AC准一体化电极断面能谱图
        3.3.5 电化学性能测试
        3.3.6 柔性电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 基于同轴结构的柔性一维线状超级电容器的构筑与研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CNF的制备
        4.2.2 极片的制备
        4.2.3 同轴柔性CLiSc的组装及测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 CNF纤维的形貌分析
        4.3.2 活性物质形貌及测试
        4.3.3 正负极电极在半电池条件下的电化学性能分析
        4.3.4 同轴柔性CLiSc制备示意图及实物图
        4.3.5 电化学性能
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3153106