【摘 要】
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随着柔性电子设备的迅猛发展,传统超级电容器因为体积粗大笨重等原因不能满足使用需求,这使柔性超级电容器的开发成为必须的选项。碳布（CC）因其高的导电性、高强度和良好的柔韧性是理想的候选材料,然而,CC低的电势窗口和相对较低的比表面积,致使其制成的器件能量密度不高,因此有必要通过表面改性的技术手段,改善基于CC的柔性超级电容器的综合性能。（1）使用热丝化学气相沉积技术,在CC表面制备BDD涂层,重点研
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随着柔性电子设备的迅猛发展,传统超级电容器因为体积粗大笨重等原因不能满足使用需求,这使柔性超级电容器的开发成为必须的选项。碳布（CC）因其高的导电性、高强度和良好的柔韧性是理想的候选材料,然而,CC低的电势窗口和相对较低的比表面积,致使其制成的器件能量密度不高,因此有必要通过表面改性的技术手段,改善基于CC的柔性超级电容器的综合性能。（1）使用热丝化学气相沉积技术,在CC表面制备BDD涂层,重点研究了复合多层薄膜改性电极的表面形貌和电化学性能。结果表明BDD薄膜在CC基体表面不能完整覆盖,导致改性电极的电势窗口明显低于BDD的本征值,但其比电容是裸CC的6.6倍,部分沉积的BDD依然具有明显的改性效果。（2）使用微波等离子体化学气相沉积技术,通过改变沉积温度在CC表面生长不同微观结构的多层石墨烯-纳米金刚石（MGND）复合薄膜,结果表明:800℃下获得的垂直3D多孔的MGND改性电极（MGND/CC-800）具有最大的比表面积(97.3 m~2 g-1),并且阳极极化后在三电极体系下的H2SO4电解液中比电容达143.4 m F cm-2(10 mV s-1),相比未经改性的CC提高了约40倍,在含Fe（CN）63-/4-的Na2SO4溶液中比电容可提高到511.4 m F cm-2(10 mV s-1);同时,该电极具有优异的循环稳定性,循环50000次后电容保持率≥100%。进一步将MGND/CC-800电极采用两种不同的凝胶电解液分别制作成双电层电容器（EDLC）和赝电容器（PC）,结果表明:EDLC在电流密度为1 mA cm-2时,获得的最大能量密度为3.7μWh cm-2,功率密度为6.3μW cm-2;PC在电流密度为3 mA cm-2时,获得最大的能量密度为86.2μWh cm-2,功率密度为3.0 mW cm-2;EDLC和PC弯曲500次后电容保持率分别为98%和93%;EDLC和PC循环50000次后电容保持率分别为90%和85%。这些结果证明通过MGND涂层对CC电极进行改性,所得电极应用于柔性超级电容器可显著提高器件的能量密度,同时具备良好的使用稳定性。（4）采用电化学沉积法在MGND改性CC电极上制备NiCo-LDH,结果表明:NiCo-LDH/MGND/CC在2 mA cm-2电流密度下,可获得3.9 F cm-2的高比电容,经过10000循环后电容保持率为70%。对比NiCo-LDH/CC的性能,表明MGND的加入能明显提升复合电极的导电性,同时抑制NiCo-LDH的团聚,有利于提升电极的电化学性能和稳定性。
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