基于纤维型石墨烯—聚苯胺的可穿戴超级电容器的制备与性能研究

发布时间：2024-04-28 01:40

　　近年来,由于新能源产业的快速发展,使整个社会对于能源储存材料的需求愈加迫切。超级电容器作为新型的能源储存器件,具有极快的充电速度,极高的功率密度,因此也逐渐的引起了社会各界的关注。在此背景下,柔性显示屏、移动电话、电脑等生活相关的电子设备对于柔性的要求越来越高,因此越来越多的研究把重点放至具有柔性的超级电容器储能装置上。在本论文中,我们将以碳纤维和石墨烯为基础材料,并且复合纳米结构的聚苯胺,尝试合成新型的超级电容器材料—聚苯胺-石墨烯纤维,并试图论述聚苯胺微观形貌对于复合材料的影响。我们一共使用了三种方法来复合合成聚苯胺-石墨烯复合纤维,分别是传统液相合成法,改进液相合成法,电聚合方法。由于每一种复合方法合成得到的聚苯胺形貌也有所不同,借此我们可以判断何种形态的聚苯胺能够使复合纤维性能最佳。此外,我们还通过控制每种复合方法的时间来确定最佳复合时间,进而合成最佳的复合材料来设计组装成为可穿戴型超级电容器。最终电化学性能最稳定的为改进液相合成法在聚合时间为1h的条件下合成的复合材料,该复合材料区别于传统的超级电容器材料,不仅具有体积小储能高等优点,而且还具有传统超级电容器材料不具有的柔性和...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１不同电能储存装置的Ｒａｇｏｎｅ图??Ｆｉｇ．１．１?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔ?ｆｏｒ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??

型能源的收集便显得格外重要，随着新型能源收集技术的日臻完善，能量储存系??统在我们的生活当中将会成为不可或缺的角色［｜］。??从图１．１，即当今使用的主要能量储存系统Ｒａｇｏｎｅ图可以看出，其中当属锂??离子电池与超级电容器的表现最为优异Ｗ。然而，随着未来能量储存系统的发展，??....

图１．２?１９９８－２０１７年超级电容器的研究趋势??

对于锂电池而言，其领域面临的问题是造价昂贵，功率密度较低，虽然其能??量密度表现较好，但是随着对于功率密度需求的增加，超级电容器受到的关注愈??加广泛，趋势如图１．２所示［３，?４］。超级电容器，也称之为电化学电容器，完成充??放电过程所需时间极短，因此，它们的能量密度普遍比电池....

图１．４不同超级电容器电极材料的比电容分布??．．

相比双电层超级电容器而言，由于电化学反应不仅可以在电极材料的表面发??生，也可以在电极材料表面附近的微观区域内发生，所以法拉第超级电容器拥有??更高的工作电压、更优良的比电容性能以及更高的能量密度［１３］。从图１．４也可以??看出，比电容性能较好的材料均属于法拉第超级电容器电极材....

图１．５混合型超级电容器的复合思路??Ｆｉｇ．１．５?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｔｈｏｕｇｈｔ?ｏｆ?ｈｙｂｒｉｄ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ??

图１．５混合型超级电容器的复合思路??Ｆｉｇ．１．５?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｔｈｏｕｇｈｔ?ｏｆ?ｈｙｂｒｉｄ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ??这种混合型超级电容器按照图１．５中的思路将双电层超级电容器电极材料和??法拉第超级电容器电极材料相结合，以碳材料为主的双电层超级电容器电极....

本文编号：3965991