高活性柔性电极材料的制备及性能研究

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随着科学技术的不断发展,电子器件应用的范围越来越广泛。人们对于电子器件的要求也越来越高,不再满足于现状,开始着手研究新型的易携带、可穿戴、柔性的电子器件。柔性电极材料的研究与发展是大势所趋,开发储能性能优良的柔性电极材料成为研究的重点。碳布基电极材料是常见的柔性储能材料,其不仅具有良好的导电性能,还具有优异的化学稳定性。为了提升碳布材料的性能,通常的做法是在空白碳布表面负载电化学活性物质,使二者产生协同作用。柔性电极材料的另一核心是电解质的合理选取,固态凝胶电解质机械性能优异,且有良好的电化学性能及稳定性,有利于可穿戴、可折叠电子器件的制备,成为柔性电极理想的电解质材料。为了柔性电子器件的发展,本论文针对碳布基柔性复合材料与固态凝胶电解质进行研究,得到的结论如下:(1)通过电化学沉积法制备了导电聚合物/碳布电极材料,与炭黑-PAA凝胶电解质组成超级电容器。通过电化学性能表征发现在1 m A/cm2电流密度下,导电聚合物/碳布/炭黑-PAA凝胶电极材料的比电容为185 m F/cm2,循环5000圈之后,其比电容保持率为90.43%;导电聚合物/碳布/炭黑-PAA凝胶电极材料的电阻为1.6Ω,显示了较强的电子传输能力。(2)通过电化学沉积法制备了导电聚合物/碳布电极材料,选取Ni2+-(PEO-PPO-PEO)凝胶电解质组成超级电容器。通过电化学性能表征发现在1 m A/cm2电流密度下,导电聚合物/碳布/Ni2+-(PEO-PPO-PEO)凝胶电极材料的比电容为395 m F/cm2,循环5000圈之后,其比电容保持率为94.98%。导电聚合物/碳布/Ni2+-(PEO-PPO-PEO)凝胶电极材料的电阻为1.72Ω。(3)通过溶胶凝胶法制备得到Na Fe PO4/碳布电极,与Na+-PAA凝胶电解质组成超级电容器。通过电化学性能表征发现在1 m A/cm2电流密度下,Na Fe PO4/碳布/Na+-PAA凝胶电极材料的比电容为19.16 m F/cm2,循环5000圈之后,其比电容保持率达83.77%。Na Fe PO4/碳布/Na+-PAA凝胶电极材料的电阻值为7.2Ω。(4)通过溶胶-凝胶法制备得到Li Mn2O4-Na Ti2(PO43/碳布电极材料,与PANa凝胶电解质组成超级电容器。通过电化学性能表征发现在2 m A/cm2电流密度下,Li Mn2O4-Na Ti2(PO43/碳布/PANa凝胶电极材料的比电容为71.43 m F/cm2,循环5000圈之后,其电容保持率高达93.07%。Li Mn2O4-Na Ti2(PO43/碳布/PANa凝胶电极材料的电阻值为4.1Ω。
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