【摘 要】
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超级电容器作为一种新型的电化学储能装置,因其高功率密度、循环寿命长以及对环境友好等优点而备受重视。碳纳米管（CNT）纤维既拥有CNTs独特的性能,还具有纤维优异的柔韧性、轻便性等特点,这使其非常适合作为柔性超级电容器的电极材料。但纯CNT纤维超级电容器的比电容和能量密度较低,限制了其作为柔性可穿戴电子设备电化学储能器件的实际应用。为了提高基于CNT纤维超级电容器的电化学性能,本论文以CNT纤维为基
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超级电容器作为一种新型的电化学储能装置,因其高功率密度、循环寿命长以及对环境友好等优点而备受重视。碳纳米管（CNT）纤维既拥有CNTs独特的性能,还具有纤维优异的柔韧性、轻便性等特点,这使其非常适合作为柔性超级电容器的电极材料。但纯CNT纤维超级电容器的比电容和能量密度较低,限制了其作为柔性可穿戴电子设备电化学储能器件的实际应用。为了提高基于CNT纤维超级电容器的电化学性能,本论文以CNT纤维为基体,通过不同的方法,在CNT纤维表面负载其他活性材料,制备出复合纤维电极,进而组装成高性能的柔性固态超级电容器。本论文的主要研究结果如下:（1）通过电泳沉积的方法把GO负载在CNT纤维表面得到CNT/GO复合纤维,再用氢碘酸（HI）将CNT/GO复合纤维还原得到CNT/r GO复合纤维,并将它们分别组装成对称型超级电容器。其中负载的GO具有较高的比表面积,为电荷在电极和电解质界面处提供更多活性位点。电化学性能分析结果显示,CNT/GO纤维超级电容器的比容量（43.14 F/cm~3）和能量密度（0.54 m Wh/cm~3）明显高于纯CNT纤维超级电容器（10.69F/cm~3和0.238 m Wh/cm~3）。此外,将GO还原得到r GO后会形成较多的表面缺陷,使CNT/r GO纤维超级电容器的比容量和倍率性能得到进一步提升。（2）通过电化学沉积的方法在纯CNT纤维和CNT/GO复合纤维表面负载MnO2得到CNT/Mn O2和CNT/GO-Mn O2复合纤维,并将它们分别组装成对称型超级电容器。其中CNT纤维作为Mn O2沉积基体,拥有较高的导电性有利于电荷传输,Mn O2具有优异的赝电容性能;而GO的引入有利于Mn O2的成核并且弥补了Mn O2导电性差的缺点。电化学性能分析结果显示,CNT/GO-Mn O2纤维超级电容器的比容量（244.53 F/cm~3）和能量密度（5.43 m Wh/cm~3）约为CNT/Mn O2纤维超级电容器的2.4倍,约为纯CNT纤维超级电容器的22.8倍。（3）黑磷（BP）有着良好的导电率,较高的比表面积等优点,是一种新型的二维储能材料。通过液相法利用BP原位还原KMn O4在CNT纤维表面负载Mn O2得到CNT/Mn O2-BP复合纤维。同时,在不添加BP的情况下液相法得到CNT/Mn O2复合纤维,并将它们分别组装成对称型超级电容器。Mn O2优异的赝电容性能以及Mn O2层间的HxPOy基于胶体稳定的机制,能促进更快的离子传输。电化学性能分析结果显示,CNT/Mn O2-BP纤维超级电容器比容量（441.79 F/cm~3）和能量密度（9.82 m Wh/cm~3）约为CNT/MnO2纤维超级电容器的2.4倍,约为纯CNT纤维超级电容器的37.9倍。
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