【摘 要】
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随着柔性电子设备的迅猛发展,柔性储能电源作为柔性电子设备的能源储存-转化装置,人们对其功能完整性要求也越来越多。构筑和设计柔性储能器件的关键在于柔性电极的制备、合成工艺的简化及低成本策略的配合。本文以柔性电极的制备为出发点,通过探索合适的工艺构筑了适用于柔性锂离子电池和超级电容器的电极材料,调整原料配比及实验参数以最优化材料的电化学性能。利用商业聚三聚氰胺泡沫为柔性载体,以四硫代钼酸铵（ATM）和
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随着柔性电子设备的迅猛发展,柔性储能电源作为柔性电子设备的能源储存-转化装置,人们对其功能完整性要求也越来越多。构筑和设计柔性储能器件的关键在于柔性电极的制备、合成工艺的简化及低成本策略的配合。本文以柔性电极的制备为出发点,通过探索合适的工艺构筑了适用于柔性锂离子电池和超级电容器的电极材料,调整原料配比及实验参数以最优化材料的电化学性能。利用商业聚三聚氰胺泡沫为柔性载体,以四硫代钼酸铵（ATM）和氧化石墨烯（GO）为前驱体溶液通过静电吸引自组装-冷冻干燥-热处理策略构筑了可压缩MoS2/氮掺杂石墨烯泡沫（MoS2/NGF）用作锂离子电池负极材料。系统性的研究了MoS2和石墨烯的比例对电化学性能的影响、柔性电极与传统“浆料研磨-涂覆”制备的电极电化学性能对比。MoS2/NGF复合材料具有优异的机械可压缩特性和良好的电化学性能。采用高导电性的碳泡沫为柔性基底（高温碳化聚三聚氰胺泡沫所得）。通过简单的浸泡-包覆法将石墨烯基前驱体溶液均匀负载在碳泡沫表面,随后通过冷冻干燥-热处理-酸化处理获得了一种柔性氮掺杂多孔碳@石墨烯复合碳泡沫（NPC@GCF）用于超级电容器负极。通过对Co（NO3）2·6H2O和Ni（NO3）2·6H2O的添加量和比例进行协同优化,电极展现出优异的比电容(1 A g-1电流密度下比电容为470.2 F g-1)及倍率性能(20 A g-1电流密度下比电容为316.5 F g-1)。为了进一步提升碳泡沫的导电性及促进活性物质的负载,采用静电吸引-化学还原法设计并引入石墨烯“导电皮肤”而制备了石墨烯气凝胶/碳复合泡沫（GCF）。随后通过简易的水热法在其表面生长了片层状Ni-Co双氢氧化物（Ni-Co LDH@GCF）用于超级电容器正极材料。碳泡沫和石墨烯的协同作用可以加速片层状Ni-Co LDH纳米片电荷转移动力学及电化学活性位点,电极表现出优异的电化学性能。为进一步说明复合材料的优势,以NPC@GCF-2和Ni-Co LDH@GCF-1分别为负极和正极构筑了一种Ni-Co LDH@GCF//NPC@GCF混合超级电容器,器件可以在1.5 V电压窗口正常工作,且表现出高比电容和优异的倍率性能,当功率密度为750.2 W kg-1时,具有51.5 W h kg-1的能量密度。
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