基于CNTs/MnO 2 和CNTs/MoS 2 复合材料的柔性全固态非对称超级电容器

发布时间：2025-03-20 06:23

　　随着便携式、可穿戴等柔性电子产品的快速发展,急需高性能的柔性储能器件。在各种能量储存器件中,超级电容器具有功率密度高、充电速度快、循环寿命长、安全稳定好等优点,具有很大的发展前景。然而,超级电容器较低的能量密度限制了其在市场上的广泛应用。因此开发体积小、质轻、高功率/高容量及高柔性的超级电容器具有重要的现实意义。本学位论文旨在制备高性能的电极材料,构建柔性全固态非对称电容器。文章主要研究内容包括以下几个方面:首先,以碳纳米管（CNTs）薄膜作为基底材料用于柔性电极的设计,考虑到CNTs的疏水性不利于后续的功能化,对CNTs薄膜进行了表面活化处理,在获得一定亲水性的同时增强CNTs的导电性,提高活性材料的负载量。然后通过电化学沉积的方法在CNTs薄膜的表面直接生长片状的二氧化锰（MnO₂）作为无粘结剂的正极材料。采用简单的水热合成法在碳纳米管表面直接生长花瓣状二硫化钼（MoS₂）作为一种高效的无粘结剂的负极材料。将具有较高赝电容性能的MnO₂和MoS₂原位生长具有高导电性的CNTs基底上,既能充分发挥它...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的原理及分类
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 赝电容超级电容器
        1.2.3 非对称超级电容器
    1.3 超级电容器电极材料分类
        1.3.1 碳基材料
        1.3.2 导电聚合物材料
        1.3.3 过渡金属氧化物/氢氧化物
        1.3.4 过渡金属硫化物
    1.4 非对称超级电容器研究进展
    1.5 选题的意义与主要研究内容
        1.5.1 选题的意义
        1.5.2 主要研究内容
2 实验材料及表征方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验分析仪器
    2.2 电极材料的结构与形貌表征
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 X射线衍射
        2.2.4 Raman光谱
    2.3 电极材料的电化学性能表征
        2.3.1 电极材料的三电极体系电化学性能测试
        2.3.2 两电极体系的电化学性能测试
3 基于CNTs/MnO₂和CNTs/MoS₂复合材料全固态柔性非对称超级电容器的制备
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 碳纳米管膜的预处理
        3.2.2 PVA/LiCl凝胶电解质的制备
        3.2.3 CNTs/MnO₂正极材料的制备
        3.2.4 CNTs/MoS₂负极材料的制备
        3.2.5 非对称超级电容器中电极的电荷平衡
        3.2.6 非对称超级电容器的组装
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碳纳米管膜的表征
        3.3.2 CNTs/MnO₂复合材料的形貌与结构表征
        3.3.3 CNTs/MnO₂复合电极的电化学性能测试
        3.3.4 CNTs/MoS₂复合材料的形貌与结构表征
        3.3.5 CNTs/MoS₂复合电极的电化学性能测试
    3.4 非对称超级电容器的性能研究
    3.5 本章小结
4 基于取向碳纳米管可拉伸非对称超级电容器的初步探索
    4.1 引言
    4.2 实验步骤
        4.2.1 取向CNTs的的制备
        4.2.2 CNTs/MoS₂复合电极的制备
        4.2.3 复合电极的制备
    4.3 材料的表征
        4.3.1 取向CNTs的表征
        4.3.2 MoS₂的结构表征
        4.3.3 CNTs/MoS₂复合电极的表征
        4.3.4 MnO₂的合成与制备条件探索
        4.3.5 非对称超级电容器的组装
        4.3.6 非对称超级电容器电化学性能测试
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历



本文编号：4037522