基于碳纤维的纤维状柔性超级电容器的制备及性能研究
发布时间：2023-10-12 05:28
纤维状柔性超级电容器是一种具有高功率密度、长循环寿命、可快速充放电以及灵活的柔性等优点的新型储能装置,在柔性电子器件领域具有广阔的应用前景,但较低的能量密度制约了其实际应用。如何制备出具有高比电容的电极材料以及拓宽工作电压成为提高纤维状柔性超级电容器的能量密度的关键所在。本论文以高模量碳纤维(CF)作为基底,首先通过电泳沉积法将碳纳米管(CNT)沉积到CF表面形成导电网络,然后再分别沉积二氧化锰(MnO2)和聚吡咯(PPy)得到具有不同电压窗口的复合电极CF/CNT/MnO2和CF/CNT/PPy,最后使用凝胶电解质将复合电极组装成不对称型纤维状柔性超级电容器。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)研究了电极材料的结构;采用循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试(GCD)以及电化学阻抗测试(EIS)研究了电极材料以及器件的电化学性能。首先以恒电流电化学沉积法制备了CF/MnO2电极,研究了电极电化学性能与沉积时间和电流密度的相关性。研究结果表明,当电流密度为4 mA/cm时,电极的比电容最大,但电流密度过大会引起...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 超级电容器简介
1.1.1 超级电容器的发展历程
1.1.2 超级电容器结构
1.1.3 超级电容器的工作机理
1.1.4 超级电容器的分类
1.1.5 超级电容器的性能评估
1.2 纤维状柔性超级电容器研究进展
1.2.1 纤维状柔性超级电容器的结构
1.2.2 纤维状柔性超级电容器的电解质
1.2.3 纤维状柔性超级电容器的电极材料及器件结构
1.3 选题意义与研究内容
1.3.1 选题意义
1.3.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验研究流程图
2.2 实验药品及仪器
2.3 电极材料的制备方法
2.4 电极材料的物性表征
2.4.1 扫描电子显微镜
2.4.2 X射线衍射仪
2.4.3 X射线光电子能谱仪
2.4.4 傅里叶红外光谱仪
2.5 电极材料的电化学性能测试
2.5.1 循环伏安测试
2.5.2 恒流充放电测试
2.5.3 交流阻抗测试
2.5.4 循环性能测试
2.6 电化学相关数据的计算
2.6.1 单电极比电容的计算
2.6.2 超级电容器电化学性能的计算
第三章 CF/MnO2电极与CF/CNT/MnO2复合电极的制备及电化学性能
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 恒电流法制备CF/MnO2电极与CF/CNT/MnO2复合电极
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同电流密度下制备CF/MnO2电极的结构及电化学分析
3.3.2 不同沉积时间制备CF/MnO2电极的形貌及电化学分析
3.3.3 CF/CNT/MnO2复合电极的形貌及电化学分析
3.4 本章小结
第四章 CF/PPy电极与CF/CNT/PPy复合电极的制备及电化学性能
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 恒电流法制备CF/PPy电极与CF/CNT/PPy复合电极
4.2.2 材料表征
4.2.3 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 两种电解液中制备CF/PPy电极的形貌及电化学分析
4.3.2 不同电流密度下制备CF/PPy电极的结构及电化学分析
4.3.3 不同沉积时间下制备CF/PPy电极的形貌及电化学分析
4.3.4 CF/CNT/PPy复合电极的形貌及电化学分析
4.4 本章小结
第五章 纤维状柔性超级电容器的组装及电化学性能
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 凝胶电解质PVA-LiCl的制备
5.2.2 纤维状柔性超级电容器的组装
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 电化学分析
5.3.2 柔性分析
5.3.3 复合电极与不对称结构的机理分析
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3853538
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 超级电容器简介
1.1.1 超级电容器的发展历程
1.1.2 超级电容器结构
1.1.3 超级电容器的工作机理
1.1.4 超级电容器的分类
1.1.5 超级电容器的性能评估
1.2 纤维状柔性超级电容器研究进展
1.2.1 纤维状柔性超级电容器的结构
1.2.2 纤维状柔性超级电容器的电解质
1.2.3 纤维状柔性超级电容器的电极材料及器件结构
1.3 选题意义与研究内容
1.3.1 选题意义
1.3.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验研究流程图
2.2 实验药品及仪器
2.3 电极材料的制备方法
2.4 电极材料的物性表征
2.4.1 扫描电子显微镜
2.4.2 X射线衍射仪
2.4.3 X射线光电子能谱仪
2.4.4 傅里叶红外光谱仪
2.5 电极材料的电化学性能测试
2.5.1 循环伏安测试
2.5.2 恒流充放电测试
2.5.3 交流阻抗测试
2.5.4 循环性能测试
2.6 电化学相关数据的计算
2.6.1 单电极比电容的计算
2.6.2 超级电容器电化学性能的计算
第三章 CF/MnO2电极与CF/CNT/MnO2复合电极的制备及电化学性能
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 恒电流法制备CF/MnO2电极与CF/CNT/MnO2复合电极
3.2.2 材料表征
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同电流密度下制备CF/MnO2电极的结构及电化学分析
3.3.2 不同沉积时间制备CF/MnO2电极的形貌及电化学分析
3.3.3 CF/CNT/MnO2复合电极的形貌及电化学分析
3.4 本章小结
第四章 CF/PPy电极与CF/CNT/PPy复合电极的制备及电化学性能
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 恒电流法制备CF/PPy电极与CF/CNT/PPy复合电极
4.2.2 材料表征
4.2.3 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 两种电解液中制备CF/PPy电极的形貌及电化学分析
4.3.2 不同电流密度下制备CF/PPy电极的结构及电化学分析
4.3.3 不同沉积时间下制备CF/PPy电极的形貌及电化学分析
4.3.4 CF/CNT/PPy复合电极的形貌及电化学分析
4.4 本章小结
第五章 纤维状柔性超级电容器的组装及电化学性能
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 凝胶电解质PVA-LiCl的制备
5.2.2 纤维状柔性超级电容器的组装
5.2.3 电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 电化学分析
5.3.2 柔性分析
5.3.3 复合电极与不对称结构的机理分析
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3853538
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