碳纳米管纤维状柔性超级电容器的构筑及性能研究

来源 :2019第二十次全国电化学大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anitalok
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  碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)具有独特的多孔结构、良好的导电性能和机械性能,被认为是制备柔性、可拉伸超级电容器器件的理想电极材料.但纯CNTs 基超级电容器依赖于双电层的储能机理,导致其电化学性能不理想,难以满足可穿戴智能产品的储能需求.为了解决上述问题,本文通过在CNTs 基超级电容器的制备过程中引入赝电容材料,成功构建出两类高比电容的柔性可拉伸固态超级电容器.本文主要工作如下:(1)基于CNTs薄膜原位生长graphene@PANI 复合电极构筑柔性可拉伸超级电容器.将制备的复合薄膜转移到预拉伸的聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性基底上,以聚乙烯醇/磷酸水凝胶作为电解质,进一步组装成可拉伸超级电容器器件.该器件在未拉升状态下的比电容为261.5 mF cm-2.当拉伸性能至180%时,器件的比容量未发生明显衰减,表现出极好的拉伸稳定性.(2)基于CNTs@MnO2 电极构筑可剪切超级电容器.通过水热法制备大面积的复合薄膜,以聚乙烯醇/氯化锂水凝胶作为电解质,构筑柔性可剪切超级电容器.研究结果表明,通过剪切行为可获得高度可拉伸的柔性器件.其拉伸性能为400%时,器件电容保持率为71%.此外,通过加捻的方式将该复合材料由二维变为一维,并构筑纤维状MnO2//FeSe2 非对称超级电容器器件.该器件工作电压稳定达到1.7 V,电容达77.83 F g-1.在571.3 W kg-1 的功率密度下,其能量密度为27.14 Wh kg-1.器件在8000 次的循环稳定性测试后具有80.3%的电容保持率,表现出优异的电化学稳定性能.这项工作对未来柔性可拉伸能源存储器件的组装提供了一定的借鉴作用.
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