论文部分内容阅读
超级电容器因为功率密度高,充放电速率超快并且理论使用寿命远高于二次电池等吸引了越来越多的关注,人们越来越重视超级电容器尤其是可穿戴超级电容器设备的设计开发,在这些领域中,研发高性能新材料是获得优异性能的核心。其中成本低廉且结构稳定的碳材料和高分子材料应用最广泛,然而,碳材料和高分子材料普遍存在难以自支撑等缺点。本文针对这些问题,采用以三聚氰胺泡沫为基底的方法制备了新型高性能复合材料,并分别探讨这两种材料的相关性能和在柔性可压缩的超级电容器领域应用前景。具体如下:1.以三聚氰胺泡沫(MF)作为负载聚吡咯(PPy)的基底,以Fe Cl3和TsOH分别作为聚合反应的氧化剂和稳定剂并以相同摩尔浓度溶解在一起制成混合水溶液,吡咯单体(Py)被溶解在有机溶剂环己烷中。在4℃的温度下,将含有Py的有机溶液滴加到浸润在混合水溶液中的MF上,经过10个小时的聚合得到的目标产物MF/PPy-3复合材料具有优异的比电容(面电容2.685F cm-2,相应质量电容553.61 F g-1)和循环稳定性(循环3000次后,面容量保持83.52%)。所制备的电极可承受高达70%的压缩应变,并且在以70%的恒定应变压缩循环500次后电化学性能仅有轻微下降。本方案着重探讨了压缩回弹以及扭曲形变对MF/PPy-3电极材料机械性能和电化学性能的影响,以及聚吡咯的聚合时间对电极电化学性能的影响。同时,通过组装出全固态柔性超级电容,验证了该柔性可压缩电极材料的可用性。2.通过浸渍涂层法将氧化石墨烯(GO)负载到三聚氰胺泡沫(MF)的骨架上和孔隙中,然后通过真空干燥工艺得到吸附了足量GO的MF/GO,利用水合肼(N2H4?H2O)对MF/GO还原后得到MF/r GO,将MF/rGO作为工作电极在2V的5 Mins得到的目标产物MF/ErGO。所制备的电极可承受高达80%的压缩应变,并且在以80%的恒定应变压缩循环50次后未观察到明显的永久变形。并且具有优异的电化学性能:比电容(4 mA cm-2时0.881 F cm-2)和循环稳定性(循环10000次,剩余电容量大于90%)。