论文部分内容阅读
近些年来,很多研究都致力于柔性、可弯曲的薄膜型超级电容器,以此来满足人类对轻便、柔性、可卷曲的便携式电子产品的需求。基于此,研究与柔性电子产品相匹配的柔性轻便的超级电容器显得尤为重要。与传统液态超级电容器相比较,全固态超级电容器具有轻便、高柔性、安全性高以及环境友好型等特点,更适合用于柔性可卷曲电子产品。根据电荷的储存机理,超级电容器可分为双电层电容器(EDLCs)和赝电容超级电容器。其中碳材料因为其较大的比表面积常常被用于双电层超级电容器的电极材料,而过度金属氧化物和导电聚合物是典型的赝电容材料。尽管柔性超级电容器的研究已经取得了很大的进展,但是其仍然有很多限制性,比如较低的体积能量密度。本论文主要集中于电极材料结构设计和电容器正负极的搭配上,以此来提高柔性固态超级电容器的电化学性能。具体研究内容如下：(1)通过水热法在碳布上直接生长M1102纳米片作为电极,PVA/H3PO4凝胶为电解质同时充当隔膜,制备出柔性全固态对称型超级电容器。该柔性超级电容器具有一个较高的电压窗口为1.4V,比其他传统的对称性固态电容器的电压区间要高。该电容器展示出了优异的倍率性能,且扫速可以达到20 Vs-1;即使在弯曲的情况下,循环次数在～60000次后,其容量仍然可达到初始的84.6%。最后对该电容器的储能机理进行了定量分析。(2)通过将制备好的分级的MnO2核壳纳米棒阵列线状电极与多孔的MoO2-C纳米薄膜电极进行缠绕起来形成一个非对称柔性线状微型超级电容器。分级的MnO2核壳纳米棒阵列线状电极主要通过碳层辅助两步水热法制备；多孔MoO2-C纳米薄膜电极则是通过简单的电化学沉积得到。该电容器具有非常好的电化学性能,其电压可以达到2V的同时,其面积比容量可以达到31.7 mF cm-2。该电容器展示一个高的能量密度7.036 mWh cm-3的同时具有高的功率密度50mWcm-3;即使在一个高的功率密度8011.4 mW cm-3时,其能量密度仍然可以达到1.335 mWh cm-3。该超级电容器同时具有很好的循环性能,在循环次数为100000次后,其容量仍然达到初始的97.37%。