基于PVA/碳纳米管复合材料的柔性超级电容器制备及性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jhxuxu
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新型绿色的超级电容器因其充放电快、循环稳定性好、功率密度高以及环境友好等特点备受关注。随着电子产品朝向折叠、弯曲以及可穿戴功能的开发,柔性超级电容器的研究非常有效的提供能量存储,具有高柔性、可折叠、可拉伸以及可穿戴等特性。如何在不牺牲电容性能的情况下尽可能的提高其机械性能、循环稳定性能成为研究热点,关键问题在于制备出高性能柔性电极材料。聚乙烯醇(PVA)作为高柔性材料具有稳定的物理化学性能、经济环保、易于成膜,但其本身绝缘基本无电容性能;碳纳米管(CNT)有着优异的电学、机械性能,本论文针对CNT以及高分子聚合物PVA的特性,通过CNT的有效填充,采用机械混合、水热复合以及原位聚合等方法,得到导电性良好、独立的复合薄膜,作为柔性对称电极应用在超级电容器中。本论文主要研究结果如下:1、以PVA为原材料,利用其高温下易溶于水,易于成膜的特性,通过机械混合CNT纳米材料,制得PVA/CNT复合薄膜,具有优异柔性与电化学性能,电化学性能测试的电容为16.5 mF/cm2。2、为了提高PVA/CNT复合薄膜的电容性能,采用一步水热对碳纳米管进行复合修饰,碳纳米管(CNT)与碳酸氢镍(Ni(HCO32)相结合制备PVA/CNT@Ni(HCO32复合薄膜,组装成柔性超级电容器的比电容可以达到114 mF/cm2,并且在不同弯曲角度、不同拉伸状态下保持良好的电容性能。3、进一步制备高比电容、稳定性的柔性电极材料,采用过硫酸铵(APS)作为氧化剂,在PVA/CNT复合薄膜上原位氧化聚合生成聚苯胺(PANI),制备PVA/CNT/PANI复合薄膜作为对称电极组装成柔性固态超级电容器循环性能优异,比电容高达196.5 mF/cm2
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