基于PVA/碳纳米管复合材料的柔性超级电容器制备及性能研究
发布时间：2021-05-15 14:04
新型绿色的超级电容器因其充放电快、循环稳定性好、功率密度高以及环境友好等特点备受关注。随着电子产品朝向折叠、弯曲以及可穿戴功能的开发,柔性超级电容器的研究非常有效的提供能量存储,具有高柔性、可折叠、可拉伸以及可穿戴等特性。如何在不牺牲电容性能的情况下尽可能的提高其机械性能、循环稳定性能成为研究热点,关键问题在于制备出高性能柔性电极材料。聚乙烯醇（PVA）作为高柔性材料具有稳定的物理化学性能、经济环保、易于成膜,但其本身绝缘基本无电容性能;碳纳米管（CNT）有着优异的电学、机械性能,本论文针对CNT以及高分子聚合物PVA的特性,通过CNT的有效填充,采用机械混合、水热复合以及原位聚合等方法,得到导电性良好、独立的复合薄膜,作为柔性对称电极应用在超级电容器中。本论文主要研究结果如下:1、以PVA为原材料,利用其高温下易溶于水,易于成膜的特性,通过机械混合CNT纳米材料,制得PVA/CNT复合薄膜,具有优异柔性与电化学性能,电化学性能测试的电容为16.5 mF/cm2。2、为了提高PVA/CNT复合薄膜的电容性能,采用一步水热对碳纳米管进行复合修饰,碳纳米管（CNT）与...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.3 超级电容器的分类
1.4 超级电容器的电极材料
1.4.1 碳材料
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 导电聚合物
1.5 超级电容器的发展现状
1.5.1 电极材料的研究
1.5.2 柔性电极材料的研究
1.6 本论文的研究目的及主要内容
1.6.1 本论文的研究目的
1.6.2 本论文的主要内容
第2章 实验部分
2.1 实验试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 复合材料的表征方法
2.2.1 拉曼光谱(Raman)
2.2.2 X射线衍射(XRD)
2.2.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.5 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.6 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.3 电化学性能表征
2.3.1 循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
2.3.2 恒电流充放电(Galvanostatic Charge/Discharge)
2.3.3 交流阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy)
2.4 电化学性能评价参数
2.4.1 比电容
2.4.2 阻抗性能
2.4.3 循环稳定性能
2.4.4 能量密度和功率密度
2.5 超级电容器的组装
2.5.1 工作电极的制作及超级电容器的组装
2.5.2 三电极测试和两电极测试法
第3章 PVA/CNT复合薄膜的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 PVA/CNT薄膜的制备
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 扫描电子显微镜
3.3.2 拉曼光谱分析
3.3.3 红外光谱分析
3.3.4 PVA/CNT复合薄膜
3.3.5 电化学表征
3.4 本章小结
第4章 PVA/CNT@Ni(HCO_3)_2复合薄膜的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 CNT@Ni(HCO3)2复合材料的制备
4.2.2 PVA/CNT@Ni(HCO3)2薄膜的制备与器件组装
4.2.3 材料表征
4.2.4 电化学表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 电子显微分析
4.3.2 X射线光电子能谱分析
4.3.3 X射线衍射分析
4.3.4 拉曼光谱分析
4.3.5 傅里叶变换红外光谱分析
4.3.6 电化学性能测试
4.4 本章小结
第5章 PVA/CNT/PANI复合薄膜的制备与性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 PVA/CNT/PANI薄膜的制备
5.2.2 柔性超级电容器的组装
5.2.3 材料表征
5.2.4 电化学表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 扫描电子显微镜
5.3.2 X射线衍射分析
5.3.3 拉曼光谱分析
5.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
5.3.5 电化学性能测试
5.4 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化锰/聚苯胺（MnO2/PANI）复合电极材料的研究进展[J]. 庄钊,王文姣,马勇,韩永芹,白瑞钦,李廷希. 功能材料. 2019(11)
[2]超级电容器综述[J]. 杨盛毅,文方. 现代机械. 2009(04)
本文编号：3187765
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器简介
1.3 超级电容器的分类
1.4 超级电容器的电极材料
1.4.1 碳材料
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 导电聚合物
1.5 超级电容器的发展现状
1.5.1 电极材料的研究
1.5.2 柔性电极材料的研究
1.6 本论文的研究目的及主要内容
1.6.1 本论文的研究目的
1.6.2 本论文的主要内容
第2章 实验部分
2.1 实验试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 复合材料的表征方法
2.2.1 拉曼光谱(Raman)
2.2.2 X射线衍射(XRD)
2.2.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.2.5 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.6 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.3 电化学性能表征
2.3.1 循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
2.3.2 恒电流充放电(Galvanostatic Charge/Discharge)
2.3.3 交流阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy)
2.4 电化学性能评价参数
2.4.1 比电容
2.4.2 阻抗性能
2.4.3 循环稳定性能
2.4.4 能量密度和功率密度
2.5 超级电容器的组装
2.5.1 工作电极的制作及超级电容器的组装
2.5.2 三电极测试和两电极测试法
第3章 PVA/CNT复合薄膜的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 PVA/CNT薄膜的制备
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 扫描电子显微镜
3.3.2 拉曼光谱分析
3.3.3 红外光谱分析
3.3.4 PVA/CNT复合薄膜
3.3.5 电化学表征
3.4 本章小结
第4章 PVA/CNT@Ni(HCO_3)_2复合薄膜的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 CNT@Ni(HCO3)2复合材料的制备
4.2.2 PVA/CNT@Ni(HCO3)2薄膜的制备与器件组装
4.2.3 材料表征
4.2.4 电化学表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 电子显微分析
4.3.2 X射线光电子能谱分析
4.3.3 X射线衍射分析
4.3.4 拉曼光谱分析
4.3.5 傅里叶变换红外光谱分析
4.3.6 电化学性能测试
4.4 本章小结
第5章 PVA/CNT/PANI复合薄膜的制备与性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 PVA/CNT/PANI薄膜的制备
5.2.2 柔性超级电容器的组装
5.2.3 材料表征
5.2.4 电化学表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 扫描电子显微镜
5.3.2 X射线衍射分析
5.3.3 拉曼光谱分析
5.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
5.3.5 电化学性能测试
5.4 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化锰/聚苯胺（MnO2/PANI）复合电极材料的研究进展[J]. 庄钊,王文姣,马勇,韩永芹,白瑞钦,李廷希. 功能材料. 2019(11)
[2]超级电容器综述[J]. 杨盛毅,文方. 现代机械. 2009(04)
本文编号：3187765
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