基于弹性石墨烯气凝胶的超级电容器及弹—电化学传感器研究

发布时间：2021-08-07 08:30

　　与传统的电池和介质电容器相比,超级电容器（SC）代表着一种新型的储能器件,这可以归因于它具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长等特点。然而,高性能电容器电极材料的制备方法一直是研究的热点。为了有效地改善其性能,采用一种简单低成本的方法制备出柔性可压缩SC具有重要意义。此外,少量的研究表明电容器器件可以从外力机械做功中收获获取能量。这些研究成果为我们将力与电化学相结合和拓展超电容器的应用领域提供了新的思路。因此,研究力与电化学在外力下的相互作用具有重要意义。本文的具体研究内容如下:（1）通过简单的自然干燥方法（ND）,我们制备出一种氮硼共改性的超弹性石墨烯气凝胶（GA）。制备出的气凝胶具有坚固的三维网络结构,即使在80%的应变下也能表现出高度可重复性的压缩性能。此外,该气凝胶材料在电流密度为0.25 A g-1时表现出336 F g-1的高比电容,在47.25 W Kg-1的功率密度下具有13.99 Wh Kg-1的能量密度,并且2000个电化学循环测试后电容保持率高达90.74%。基于GA电极组装的对称式SC器件结构,我们初步设计出一种简易的新型自供电应力传感器。（2）为进一步更深入... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１双层ＳＣ工作原理示意图

对于材料实际应用中的耐性和寿命测试，我们用电化学循环稳定性来表征。??其循环稳定性测试是在恒流的情况下对材料进行多次充电和放电，计算循环次数??的比电容保持率来作为参考标准。??２．４压缩稳定性和电阻稳定性测试??我们简单的利用ＧＡ在压缩下的电阻变化和电阻循环稳定性来表征其力学稳??定性。我们是将ＧＡ夹在两片平整的钛片之间来测试其可压缩性，然后在数显式??推拉力计下进行压缩实验。机械稳定性是将ＧＡ夹在两片钛片之间并且外接欧姆??表在不同应变下循环反复测试其电阻。??２．５弹电化学应力传感器测试??首先，将制备的完整器件（对称或者非对称ＳＣ）在外界电压下充电，这样??

安徽大学博士学位论文?基于弹性石墨稀气凝胶的超级电容器及弹－电化学传感器研宄??硼酸溶液。??３．?２．?３材料表征??用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ，ＳｍａｒｔＬａｂ?９ＫＷ）和扫描电镜（ＳＥＭ，?Ｓ－４８００）对样品的形??貌和显微结构进行了表征。获得的拉曼光谱（ｉｎＶｉａ－Ｒｅｆｌｅｘ）是用波长为５３２纳米??的激光共焦激光ＭｉｃｒｏＲａｍａｎ光谱仪。ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）测量是在光电子能??


本文编号：3327453