基于纺织纤维的多孔柔性储能材料的可控构筑及性能研究

发布时间：2017-06-28 22:15

  本文关键词：基于纺织纤维的多孔柔性储能材料的可控构筑及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源是人类社会发展进步的重要基础,能源的开发和利用一直贯穿着人类社会的发展历史,直接关系到人类社会的生存与可持续发展。随着能源消耗持续增长,可利用的化石能源日益枯竭,同时化石能源的大量开发和利用造成了严重的环境污染和生态破坏,迫使人类必须开发新型高效的储能材料与器件。电化学电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型环保储能器件,具有比传统电容器高的能量密度和比电池高的功率密度,是一种高效环保的能源存储器件。随着当今电子设备正呈现出轻薄化和柔性化的发展趋势,开发出具有重量轻、成本低、体积小、电化学性能优异和加工性能优良的柔性电化学电容器及其电极材料具有重要的意义。本课题选择以棉织物为基底,通过在其表面构筑双电层和赝电容材料,探索其在纺织纤维基柔性电化学电容器电极材料中的应用。课题的研究内容包括:(1)利用棉织物,通过浸渍-烘干方法在棉织物上负载GO,然后分别用NaBH4化学还原和热还原方法将GO还原为石墨烯,制备出石墨烯/棉布复合织物电极材料。利用NaBH4化学还原法制备的石墨烯/棉布复合织物电极材料,研究了合成条件对材料结构和电化学性能的影响。制备的石墨烯/棉布复合织物电极材料的方阻最低可达560?/sq,在扫描速率为5mV/s,电压窗口为0-1.0V时比电容为40F/g,经过1000次充放电循环之后比电容保持率为90%。用热还原法制备的石墨烯/棉布复合织物电极材料,详细研究了还原气氛、温度和时间等因素对电极材料结构和电化学性能的影响。在H2气氛下得到的石墨烯/棉布复合织物电极的方阻最低可达3k?/sq。在H2气氛下得到的石墨烯/棉布复合织物的比电容可以达到17F/g。通过热还原法制备的石墨烯/棉布复合电极具有很好的稳定性,在经过1000次充放电循环后比电容可以保持在原来的95%。(2)利用NaBH4化学还原法制备的石墨烯/棉布复合织物为基底,通过化学沉淀方法制备出Co-NiLDH/石墨烯/棉布复合织物电极材料。详细研究了合成条件对电极材料的结果和电化学性能的影响。Co/Ni摩尔比为2:3时制备的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布复合电极材料在扫描速率为5mV/s时,其比电容为578F/g,并且具有良好的柔性性能。以制备的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布复合织物电极材料和石墨烯/棉布复合织物电极材料分别作为正负极,Na2SO4溶液作为电解质溶液,组装成Co-Ni LDH/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非对称电化学电容器,其比电容可达238F/g,能量密度可达18Wh/Kg。(3)利用NaBH4化学还原法制备的石墨烯/棉布复合织物为基底,通过电化学沉积方法,制备出MnO2/石墨烯/棉布复合织物电极材料。详细研究了合成条件对电极材料的结果和电化学性能的影响。MnO2/石墨烯/棉布复合织物电极材料在扫描速率为5mV/s时,比电容可达693F/g。为了进一步提高MnO2/石墨烯/棉布复合电极材料的电化学性能,在MnO2/石墨烯/棉布复合织物电极材料表面进一步电沉积聚吡咯,制备聚吡咯/MnO2/石墨烯/棉布复合织物电极材料,电极材料的电化学稳定性具有明显的提高,在经过3000次恒流充放电循环之后比电容损失量约为3%。
【关键词】：导电织物 织物电极 纤维 柔性电极材料 电化学电容器
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 储能材料的发展历史11-13
• 1.2 纤维基柔性储能材料的研究现状及发展动态分析13-23
• 1.2.1 纸基柔性电极材料13-15
• 1.2.2 碳布基柔性电极材料15-17
• 1.2.3 纺织纤维基柔性电极材料17-23
• 1.3 课题研究的提出与意义23-25
• 1.4 研究内容25-27
• 第二章 实验方法与表征技术27-33
• 2.1 实验试剂与仪器设备27-28
• 2.1.1 实验试剂27-28
• 2.1.2 仪器设备28
• 2.2 材料形貌与结构表征28-31
• 2.2.1 透射电镜28-29
• 2.2.2 扫描电子显微镜29
• 2.2.3 X射线衍射分析29-30
• 2.2.4 傅里叶红外光谱30
• 2.2.5 X射线光电子能谱30
• 2.2.6 电感耦合等离子体发射光谱30
• 2.2.7 织物撕破性能测试测试30-31
• 2.3 材料电化学性能表征31-33
• 2.3.1 循环伏安测试31
• 2.3.2 恒流充放电测试31-32
• 2.3.3 循环寿命测试32
• 2.3.4 导电性能测试32-33
• 第三章 石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备、表征及其电化学性能研究33-55
• 3.1 前言33-34
• 3.2 实验部分34-35
• 3.2.1 氧化石墨烯的制备34
• 3.2.2 氧化石墨烯/棉布复合织物的制备34
• 3.2.3 石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备34-35
• 3.3 结果与讨论35-54
• 3.3.1 氧化石墨烯和石墨烯的结构表征35-37
• 3.3.2 化学还原法制备石墨烯/棉布复合织物电极材料的结构表征37-43
• 3.3.3 化学还原法制备石墨烯/棉布复合织物电极材料的电化学性能研究43-45
• 3.3.4 热还原法制备石墨烯/棉布复合织物电极材料的结构表征45-51
• 3.3.5 热还原法制备石墨烯/棉布复合织物电极材料的电化学性能研究51-54
• 3.4 小结54-55
• 第四章 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备、表征及电化学性能研究55-71
• 4.1 前言55-56
• 4.2 实验部分56-57
• 4.2.1 钴镍层状双氢氧化物的制备56
• 4.2.2 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布复合织物电极的制备56
• 4.2.3 钴镍层状双氢氧化物电极的制备56
• 4.2.4 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非对称电化学电容器的制备与性能测试56-57
• 4.3 结果与讨论57-70
• 4.3.1 钴镍层状双氢氧化物的结构表征57-59
• 4.3.2 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布复合织物电极材料的结构表征59-63
• 4.3.3 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布复合织物电极材料的电化学性能研究63-67
• 4.3.4 钴镍层状双氢氧化物/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非对称电化学电容器的电化学性能研究67-70
• 4.4 小结70-71
• 第五章 聚吡咯/二氧化锰/石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备、表征及电化学性能研究71-81
• 5.1 前言71-72
• 5.2 实验部分72
• 5.2.1 二氧化锰/石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备72
• 5.2.2 聚吡咯/二氧化锰/石墨烯/棉布复合织物电极材料的制备72
• 5.3 结果与讨论72-79
• 5.3.1 二氧化锰/石墨烯/棉布复合织物电极材料的结构表征72-75
• 5.3.2 二氧化锰/石墨烯/棉布复合织物电极材料的电化学性能研究75-76
• 5.3.3 聚吡咯/二氧化锰/石墨烯复合织物电极材料的结构表征76-77
• 5.3.4 聚吡咯/二氧化锰/石墨烯复合织物电极材料的电化学性能研究77-79
• 5.4 小结79-81
• 第六章 结论与展望81-83
• 参考文献83-94
• 攻读硕士学位期间所取得的研究成果94-95
• 致谢95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 米镇涛;;聚氨酯复合织物[J];黎明化工;1986年01期

2 缪鹏;盛政洪;;粗细针纬编复合织物试制[J];针织工业;1989年05期

3 安虹;针织复合织物新产品通过鉴定[J];纺织导报;1990年06期

4 潘浩;;用于道路修理的经编复合织物[J];国外纺织技术(针织、服装分册);1992年18期

5 李荣坚;;涂层复合织物基布的开发通过技术鉴定[J];棉纺织技术;1992年12期

6 莫金荣;;蚕绢丝、涤、涤/麻交织三层复合织物[J];针织工业;1992年05期

7 李忠东;王兆军;张宁;;复合织物软体容器非线性流固耦合[J];材料导报;2009年04期

8 陈振洲;;4.47米幅宽的多头衬纬复合织物[J];国外纺织技术(针织、服装分册);1984年15期

9 孙遇静;;纬编衬纬复合织物工艺探讨[J];针织工业;1984年03期

10 赵明泉;;双层复合织物服装辅料的研制[J];山东纺织科技;1988年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 范立红;沈兰萍;魏勇;;防紫外功能性丙纶／涤棉复合织物产品开发与性能分析[A];金f杯第一届全国棉纺织行业中青年科技工作者论坛论文集[C];2005年

2 沈兰萍;范立红;付江;谢光银;孙小宁;王雪燕;朱维侠;;防紫外大豆蛋白复合织物的产品开发[A];金f杯第一届全国棉纺织行业中青年科技工作者论坛论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 全知;医用一次性防护隔离绸[N];中国乡镇企业报;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘高峰;聚苯胺/纯棉导电复合织物的制备及性能研究[D];东华大学;2009年

2 杨付霞;保暖性复合织物层压工艺与性能的探讨研究[D];青岛大学;2012年

3 薛巍;耐明火绝热复合织物的设计与表征[D];东华大学;2008年

4 杨慧婷;PPy/纤维素导电复合织物的制备及性能研究[D];东北林业大学;2010年

5 许玲利;基于纺织纤维的多孔柔性储能材料的可控构筑及性能研究[D];东华大学;2016年

6 汪玲玲;功能复合织物的研究与开发[D];东华大学;2005年

7 刘瑞华;纳米TiO_2复合织物的制备及其对氨气的光催化降解[D];天津工业大学;2006年

8 徐和;基于水凝胶复合织物新载体的中药有效成分缓释给药系统的研究[D];成都中医药大学;2014年

9 刘真真;布基—鱼皮复合织物的研究与开发[D];西安工程大学;2011年

10 赵波;棉/真丝复合织物一浴一步法染色的同色性研究[D];东华大学;2010年

  本文关键词：基于纺织纤维的多孔柔性储能材料的可控构筑及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：495475