论文部分内容阅读
超级电容器有许多杰出的优势,比如高功率密度、快速充放电,长循环寿命,受到科研爱好者的追捧。电极材料是决定超级电容器性能的首要组分。超级电容器常用电极材料有碳基材料,金属氧化物材料及导电聚合物材料。碳材料具有比表面积大、导电性能好、功率密度高、机械性能好、电化学性能稳定的特点,在超级电容器应用中更为普遍。常见的碳材料有石墨烯(G)、氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)。这些碳材料在电极制备过程中会聚集,其优良性能不能够充分发挥。可压缩超级电容器由于体积小、携带方便等特性,引起了超级电容器领域界的重视。日常生活中常见的三聚氰胺海绵(MS),因其价格低廉、来源广泛等特性,现已被与其他材料结合起来用于超级电容器电极材料的制备。本文将海绵与碳材料结合起来,来制备一种新型的海绵基电极材料,一方面海绵基底可以为石墨烯、碳纳米管的负载提供三维骨架,另一方面石墨烯、碳纳米管优异的机械性能可以增强海绵的力学和电化学性能。具体内容如下:(1)通过“浸泡-挤压-煅烧”的方法分别制备G/MS、GO/MS、碱处理氧化石墨烯/三聚氰胺(NabGO/MS)复合材料,对材料进行结构表征和压缩测试,并将其组装成超级电容器测试其电化学性能。分析表明,NabGO/MS复合材料的电阻最小,电化学性能最优。GO/MS复合材料的容量为:17.4F g-1,41.96 mF cm-3;NabGO/MS材料的容量为21.7F g-1,52 mF cm-3。此外,NabGO/MS材料也显示出一定的耐压和耐变形的特点,可以用来制备柔性超级电容器。(2)CNTs/MS复合材料具有很好的力学性能和电化学稳定性能,是可压缩超级电容器理想的材料。在1 mA cm-2电流密度下,该可压缩超级电容器(CSS)被压缩50%后进行1000次充电/放电循环,其容量保持率高达91%;此外,在1mA cm-2电流密度下进行5000次充电/放电循环,容量保持率仍然达到88%。