基于纳米纤维成纱技术构建柔性可穿戴超级电容器

发布时间：2021-02-25 23:19

　　随着可穿戴电子产品的快速发展,开发具有轻质、柔性、低价且高效储能的装置引起了越来越多的关注。在锂电池、太阳能电池、超级电容器等储能器件中,超级电容器因具有快速充放电、超高的功率密度、较长的循环寿命和高比电容量等性能优点而引起了科学家的广泛研究,已成为一种很有潜力的能量源。本文基于静电纺纳米纤维技术构建具有高性能的纤维型柔性超级电容器。本文的主要研究内容如下:（1）将醋酸钴和聚丙烯腈按一定质量比配制纺丝溶液,采用静电纺纱技术以碳纤维为芯纱,在碳纤维表面均匀包覆一层PAN/Co（CH₃COO）₂纳米纤维,构建纳米纤维包芯纱复合材料,再将纳米纤维包芯纱复合材料浸泡在二甲基咪唑的乙醇溶液中,得到纳米纤维基ZIF-67金属有机框架。利用ZIF-67和纳米纤维比表面积大的协同效应,为后续聚吡咯（PPy）在纳米纤维包芯纱表面有序原位聚合提供更大的空间,得到纤维状PPy/ZIF-67/PAN电极材料,以PVA/H₂SO₄凝胶电解质为媒介,将两根电极材料组装成为PZP/NCY型超级电容器。在5 mV s^-1... 

【文章来源】：中原工学院河南省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的分类及机理
        1.2.2 纤维型超级电容器电极分类
    1.3 柔性超级电容器的研究现状
        1.3.1 三维多孔型超级电容器
        1.3.2 二维平面型柔性超级电容器
        1.3.3 一维纱线型柔性超级电容器
    1.4 纳米纤维
        1.4.1 静电纺纳米纤维
        1.4.2 纳米纤维在柔性超级电容器上的应用
    1.5 课题研究的目的、内容及创新点
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
2.基于ZIF-67金属有机框架的纤维状超级电容器的制备与研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 纺丝溶液的制备
        2.2.4 静电纺纳米纤维包芯纱的制备
        2.2.5 ZIF-67纳米纤维包芯纱的制备
        2.2.6 PPy/ZIF-67/PAN电极材料的制备
        2.2.7 凝胶电解质的制备
        2.2.8 超级电容器的组装
        2.2.9 性能测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 形貌分析
        2.3.2 X射线衍射分析
        2.3.3 比表面积分析
        2.3.4 热稳定性分析
        2.3.5 红外光谱分析
        2.3.6 X射线光电子能谱分析
        2.3.7 PZP/CNY超级电容器电化学性能分析
    2.4 本章小结
3.PGPG/NCY型纤维状超级电容器的制备与研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料和仪器
        3.2.2 镀镍导电棉纱的制备
        3.2.3 纳米纤维包芯纱的制备
        3.2.4 包芯纱表面原位沉积导电聚吡咯
        3.2.5 凝胶电解质的制备
        3.2.6 PGPG/NCY纤维状超级电容器的组装
    3.3 性能测试与表征
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 镀镍棉纱性能分析
        3.3.3 红外光谱分析
        3.3.4 X射线光电子能谱分析
        3.3.5 比表面积和孔径分布分析
        3.3.6 电化学性能表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 柔性纤维型超级电容器的构建
        3.4.2 形貌分析
        3.4.3 镀镍棉纱性能分析
        3.4.4 PGPG/NCY纱线力学性能分析
        3.4.5 氮气吸附-脱附曲线和孔径分布曲线
        3.4.6 红外光谱分析
        3.4.7 X射线光电子能谱分析
        3.4.8 PGPG/NCY超级电容器电化学性能研究
    3.5 本章小结
4.总结与展望
    4.1 主要结论
    4.2 展望
参考文献
附录 :攻读硕士期间论文发表情况
致谢



本文编号：3051726