新型碳基柔性薄膜的制备及其在超级电容器中的性能研究
发布时间：2025-03-30 00:52
随着可穿戴设备的大量涌现,柔性储能器件也因此备受关注。柔性超级电容器凭借其具有快速充放电、高循环稳定性及安全可靠等特点而被认为是理想的柔性储能设备之一。在柔性超级电容器中,柔性电极材料作为最核心的组成部分之一,对其电容性能、弯曲性能及稳定性都有着决定性的影响。碳基柔性薄膜电极因其高导电性、丰富形貌结构及高稳定性等优异特性而成为近年来的研究热点,并取得了显著的发展。然而,此类电极通常还存在材料利用率较低、倍率性能不佳和比电容低的问题（尤其在大负载量情况下）,因此,开发出在高负载量下仍具有优异倍率性能及高比电容的碳基柔性薄膜电极具有重要意义。基于此,本文聚焦多孔碳和石墨烯材料,开展了一系列提升薄膜电极电荷传输及存储性能的研究。具体研究内容如下:（1）借助溶质溶剂相分离法制备出了无需粘结剂且倍率性能极佳的多孔碳薄膜。该多孔碳膜的形貌及孔结构可以通过改变溶剂的种类及催化剂的量进行调控,从而实现对电容性能的优化。研究结果表明,当选用粘度较大的一缩二丙二醇作为溶剂且氢碘酸催化剂的量为0.5 g（占溶剂溶质总质量的12.5 wt%）时,制备出的多孔碳薄膜由相互连接的碳球（CS）构成,并具有分级多孔结构...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器发展历史
1.2.2 超级电容器分类
1.2.3 超级电容器电极材料
1.3 柔性超级电容器
1.4 基于碳基柔性薄膜的超级电容器研究进展
1.4.1 多孔碳柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.2 碳纳米管柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.3 石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.4 柔性碳基复合薄膜及其超级电容器研究进展
1.5 本论文工作和结构安排
第二章 形貌可控多孔碳柔性薄膜及其超级电容器研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料与试剂
2.2.2 电极材料制备及器件组装
2.2.3 材料表征与性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 多孔碳薄膜制备流程及形成机理
2.3.2 多孔碳薄膜材料性能研究
2.3.3 多孔碳薄膜电化学性能研究
2.3.4 多孔碳薄膜的柔性超级电容器性能研究
2.4 本章小结
第三章 氯掺杂石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料与试剂
3.2.2 电极材料制备与器件组装
3.2.3 材料表征及性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 石墨烯薄膜形成机理
3.3.2 石墨烯薄膜材料性能研究
3.3.3 石墨烯薄膜电化学性能研究
3.3.4 不同负载量石墨烯薄膜的比电容研究
3.3.5 商业级负载量的柔性超级电容器性能研究
3.4 本章小结
第四章 碳球复合石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料与试剂
4.2.2 电极材料制备与器件组装
4.2.3 材料表征及性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 电极材料性能研究
4.3.2 复合薄膜材料性能研究
4.3.3 复合薄膜电化学性能研究
4.3.4 超高负载量复合薄膜的电化学性能研究
4.3.5 复合薄膜的柔性超级电容器研究
4.4 本章小结
第五章 分子修饰的石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料与试剂
5.2.2 薄膜电极制备与器件组装
5.2.3 材料表征及性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 复合薄膜材料性能研究
5.3.2 复合薄膜电化学性能研究
5.3.3 高负载量复合薄膜电容性能研究
5.3.4 复合薄膜的柔性超级电容器研究
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 论文主要创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
本文编号：4037926
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器概述
1.2.1 超级电容器发展历史
1.2.2 超级电容器分类
1.2.3 超级电容器电极材料
1.3 柔性超级电容器
1.4 基于碳基柔性薄膜的超级电容器研究进展
1.4.1 多孔碳柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.2 碳纳米管柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.3 石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究进展
1.4.4 柔性碳基复合薄膜及其超级电容器研究进展
1.5 本论文工作和结构安排
第二章 形貌可控多孔碳柔性薄膜及其超级电容器研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料与试剂
2.2.2 电极材料制备及器件组装
2.2.3 材料表征与性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 多孔碳薄膜制备流程及形成机理
2.3.2 多孔碳薄膜材料性能研究
2.3.3 多孔碳薄膜电化学性能研究
2.3.4 多孔碳薄膜的柔性超级电容器性能研究
2.4 本章小结
第三章 氯掺杂石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料与试剂
3.2.2 电极材料制备与器件组装
3.2.3 材料表征及性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 石墨烯薄膜形成机理
3.3.2 石墨烯薄膜材料性能研究
3.3.3 石墨烯薄膜电化学性能研究
3.3.4 不同负载量石墨烯薄膜的比电容研究
3.3.5 商业级负载量的柔性超级电容器性能研究
3.4 本章小结
第四章 碳球复合石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料与试剂
4.2.2 电极材料制备与器件组装
4.2.3 材料表征及性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 电极材料性能研究
4.3.2 复合薄膜材料性能研究
4.3.3 复合薄膜电化学性能研究
4.3.4 超高负载量复合薄膜的电化学性能研究
4.3.5 复合薄膜的柔性超级电容器研究
4.4 本章小结
第五章 分子修饰的石墨烯柔性薄膜及其超级电容器研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料与试剂
5.2.2 薄膜电极制备与器件组装
5.2.3 材料表征及性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 复合薄膜材料性能研究
5.3.2 复合薄膜电化学性能研究
5.3.3 高负载量复合薄膜电容性能研究
5.3.4 复合薄膜的柔性超级电容器研究
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 论文主要创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
本文编号：4037926
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/4037926.html
