【摘 要】
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近年来可穿戴设备的发展一日千里,且在当今5G技术即将普及的大环境下,可穿戴设备更是大有可为。可穿戴设备对材料的柔性提出了要求,超级电容器作为循环稳定性好、功率密度高
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近年来可穿戴设备的发展一日千里,且在当今5G技术即将普及的大环境下,可穿戴设备更是大有可为。可穿戴设备对材料的柔性提出了要求,超级电容器作为循环稳定性好、功率密度高的储能设备也需要适应新的需求。本论文在制备具备高比电容超级电容器材料的同时,力求使材料同时具备良好的力学性能,具体如下:(1)通过一步水热法制备了硼掺杂石墨烯/聚吡咯凝胶,通过自然干燥法得到气凝胶。硼掺杂、自然干燥等提高气凝胶力学性能的策略,在试验中被证明是有效的。得到的气凝胶比电容峰值可达到269F/g,且能够具有一定的力学性能。将材料制备组装成电容器,得到和三电极测试类似的规律。研究了材料配比与比电容、力学性能之间的关系。(2)将硼掺杂石墨烯/聚吡咯体系中的吡咯换成性质类似但更加廉价的聚苯胺,进行了一系列研究。结果表明硼掺杂与自然干燥的手段对于提升力学性能仍然有效。得到的气凝胶比电容峰值达到314F/g,且能够具有一定的力学性能。将材料制备组装成电容器,得到了和三电极测试类似的结论。研究了材料配比与比电容、力学性能之间的关系。(3)在硼掺杂石墨烯/聚苯胺体系中引入PVA,旨在提高凝胶的力学性能,以及直接制备自支撑电极。实验结果表明硼对力学性能的提高在引入了PVA的新体系中仍然有效。设计了一系列配比,研究了材料配比和力学性能的关系;将凝胶制备组装成三维柱状电容器和二维膜形态电容器,研究了电化学性能与材料配比的关系。二维膜形态电容器的比电容能够达到237.2F/cm~2。
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