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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沉积的MnO2结构不均匀,导致电化学性能下降;当电流密度一定,随着沉积时间延长,MnO2的沉积量增大,电极的比电容显著降低。在CF表面先后沉积CNT和MnO2得到CF/CNT/MnO2复合电极。当MnO2沉积量均为2.1 mg时,该复合电极的比电容为267.5F/g,比CF/MnO2电极(239.5F/g)提高11.7%,表明CNT的加入有效地提高了电极材料的比电容,原因在于碳材料与赝电容材料的协同作用使得复合电极具有优异的电化学性能。采用恒电流电聚合法制备了CF/PPy电极,研究了聚合电解液、电流密度和聚合时间对电极性能的影响。结果表明,在吡咯水溶液中添加LiCl电解质能制得掺杂有Cl-的CF/PPy电极,其比电容显著高于仅有吡咯水溶液中制备的CF/PPy电极;在小范围内,电流密度的大小对电极性能的影响不大;延长聚合时间,PPy的沉积量增大,电极的比电容降低。在CF表面先后沉积CNT和PPy得到CF/CNT/PPy复合电极,当PPy沉积量均为3.0mg时,复合电极的比电容为277.1 F/g,比CF/PPy电极(237.9F/g)高出14.1%,表明CNT的加入能有效提高电极材料的比电容。制备了LiCl浓度为2mol/L的聚乙烯醇凝胶电解质(PVA-LiCl),与电极组装成缠绕型纤维状柔性超级电容器。对比不对称型器件CF/CNT/MnO2//CF/CNT/PPy 和 CF/MnO2//CF/PPy,当测试电流密度为 4 A/g时,前者的能量密度和功率密度分别高出后者411%和61%,说明在大电流充放电情况下,由复合电极组装的器件具有更优异的电化学性能。对比不对称型器件CF/MnO2//CF/PPy和对称型器件CF/MnO2//CF/MnO2、CF/PPy//CF/PPy,不对称型器件有更高的工作电压(1.7 V),当电流密度为 0.5A/g 时,CF/MnO2//CF/PPy 的能量密度分别是 CF/MnO2//CF/MnO2 和CF/PPy//CF/PPy的3.6倍和6.5倍,同时功率密度也有大幅度提升,说明将具有不同电压窗口的电极组装为不对称结构拓宽器件工作电压的方法能有效提高器件的电化学性能。器件在不同弯曲状态下测试的CV曲线基本保持一致,并且在反复弯折500次后电容保持率为91.6%,表明该器件具有很好的柔性。