基于三聚氰胺泡沫可压缩电极的制备及其电容性能研究

发布时间：2021-01-13 01:53

　　超级电容器作为可形变电子产品不可缺少的组成部分,往往要求其具有柔性、可折叠、可伸缩和可压缩的形变能力,开发具有可压缩性的超级电容器有重要的意义。可压缩超电容器目前最大的研究难点是如何在力学形变状态下保持稳定的电化学性能。本研究以三聚氰胺海绵作为可压缩电极的支撑体可以为电极提供足够的机械性能,同时在海绵网络表面负载活性物质满足高容量的需求,制备得到了兼具高可压缩性和高电化学性能的可压缩超级电容器电极材料。本论文的主要研究内容和成果如下:一、选用电导率高的碳纳米管对三聚氰胺海绵基底先进行导电化处理,以确保电极良好的导电性。利用碳纳米管与高锰酸钾之间的化学反应在导电海绵基底上负载高赝电容物质Mn O₂进一步提升电极的容量,通过X射线衍射和透射电子显微镜表征证明了Mn O₂的存在,在三电极体系下以Na₂SO₄作为电解液进行电化学测试获得Mn O₂@CNTs海绵电极质量比电容可达600 F g^-1,同时也表现出良好的倍率和循环稳定性。最重要的是,三聚氰胺海绵支撑体在... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

近年来出现的柔性电子设备[3]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文[11-13]。虽然进来已经有复杂的二维或三维器件被合成，但是只有一小部分是完全三维储能器件。多数基于三维电极的设计都受限于蚀刻、精密加工或使用三维打印技术去建立三维结构，更易得的可压缩的电极材料被提出围绕泡沫碳和泡沫铜材料[14, 15]。虽然具有了可压缩的功能，但是这些先进的材料由于电极结构之间有填充物质增加了离子电子传输通道而导致它们的电化学倍率性能较低[16]。目前为止，没有优异的材料能被应用于三维可压缩的电池和超级电容器中。现在三维可压缩材料技术的主要缺点有（1）复杂的制备过程限制了三维材料的尺寸和可压缩性能；（2）使用低比表面积的基底从而使制备得到的材料的比表面积要低于二维材料；（3）设计理论只能应用于一小部分材料[17-24]。因此，对于可压缩电容器来说开发一种具有优异压缩—回弹性能、高比容量、易于推广的电极材料是迫切需要的。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文而成（结构示意图如图 1-3 所示），与传统的电容器和电池相比，超是一种比较先进的器件，拥有高的功率密度，充放电时间短，循环使用温度范围广和安全系数高等优点[30]。目前已经被广泛用于数码产仪表、玩具、电动工具、新能源汽车、新能源发电系统、分布式电高功率武器、运动控制领域、节能建筑、工业节能减排等各个行业根据电荷存储机制超级电容器被分为电化学双电层电容器、法拉第容器[31]和兼具以上两种机制的混合型电容器。


本文编号：2973972