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近年来,柔性超级电容器可广泛应用于便携式、可伸缩、可穿戴及可压缩电子设备等领域,已成为具有发展潜力的能量存储器件。但是,由于平面超级电容器的可编织性、柔韧性及耐磨性存在缺陷,使得纤维超级电容器受到广泛关注。纤维状超级电容器不仅具有良好的倍率性能和较长的循环寿命,而且具有优异的柔韧性、重量轻及弯曲性好,因而可以容易地集成到多功能电子设备中。尽管柔性纤维超级电容器已经被大量研究,但在不牺牲其循环寿命和功率密度情况下,如何提高其能量密度仍然面临巨大挑战。五氧化二钒(V2O5)具有高的理论比电容而被广泛用做超级电容器电极材料,但柔韧性差和电导率低限制了其广泛应用,特别是在基于V2O5基纤维状电容器领域中。因此,如何在保持V2O5基纤维状电容器高的电容基础上,提高其柔韧性差和电导率是解决大规模应用的关键。为此,本研究通过向纯V2O5纤维电极中添加具有高导电性和机械性能的单壁碳纳米管(SWCNT),.期待改善V2O5纤维电极的电化学性能和机械性能。全文共包括五章,第1章为绪论部分,重点介绍了纤维电极和纤维状超级电容器的结构、研究现状及面临的挑战,同时也讨论了碳纳米管(CNT)纤维、V2O5基柔性电极及其柔性复合材料的结构、制备、性能及面临挑战;第2到第4章为实验和结果讨论部分,包括V2O5纤维、V2O5/SWCNT复合纤维以及SWCNT/还原氧化石墨烯(RGO)复合纤维的制备,V2O5/SWCNT基对称和不对称纤维电容器的组装和表征;第5章为全文总结。主要研究内容和取得的结果如下:(1)V205纤维电极的制备及电容性质。采用水热法制备了 V205纳米带分散液,然后通过湿法纺丝技术制备纯V2O5纤维电极。在1 mol L-1 Na2SO4电解液中,三电极测试制备V2O5纤维电极的体积比电容,电容量为5Fcm-3。此外,纯V2O5纤维电极的机械性能非常差,无法满足可穿戴电子设备的要求。(2)全固态柔性V2O5/SWCNT基对称纤维电容器。将V2O5纳米带和SWCNT作为基本组装单元,通过湿法纺丝技术制备不同SWCNT含量V2O5/SWCNT复合纤维电极。实验结果表明,当SWCNT的添加量为10%时,所制备的复合纤维电极具有最高的体积比电容(99 F cm-3)。采用PVA-H3PO4作为凝胶电解质,以V2O5/SWCNT-10复合纤维作为正负极,组装全固态V2O5/SWCNT//V2O5/SWCNT对称纤维电容器。组装的V2O5/SWCNT-10复合纤维电容器表现出了良好的电容性质、优异的循环稳定性和柔韧性。(3)全固态V2O5/SWCNT//SWCNT/RGO不对称纤维电容器。采用湿法纺丝法制备SWCNT/RGO复合纤维电极。以V205/SWCNT复合纤维电极为正极,SWCNT/RGO复合纤维电极为负极,PVA-H3P04为凝胶电解质,组装全固态不对称纤维电容器。两电极测试结果表明,全固态V205/SWCNT//SWCNT/RGO非对称纤维电容器不仅具有良好的电化学性能,而且显示了良好的机械性能。全固态V2O5/sWCNT//sWCNT/RGO不对称纤维电容器电压窗口可以扩大至1.5 V,能量密度得到了显著提高,最大体积能量密度可以达到1.95mWhcm-3。同时,在不同角度的弯折以及重复弯折多次之后,不对称纤维电容器的电化学性能没有明显的变化,表明该不对称纤维电容器具有很好的柔韧性。因此,将适量SWCNT引入到V2O5纤维电极中可以改善纤维的电化学性能和柔韧性,组装全固态不对称纤维电容器是提高器件能量密度的有效途径。