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《基于纖維的超級電容器電極材料的制備與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10255學(xué)號1142001東華大學(xué)博士學(xué)位論文基于纖維的超級電容器電極材料的制備與性能研究RESEARCHONPREPARATIONANDPROPERTIESOFFIBER-BASEDELECTRODESFORSUPERCAPACITOR學(xué)院：紡織學(xué)院姓名：陸贊專業(yè)：紡織工程指導(dǎo)教師：龍海如答辯日期：2018年1月2日東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包
2、含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密
3、。學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日東華大學(xué)陸贊博士學(xué)位論文答辯委員會成員名單姓名職稱職務(wù)工作單位備注丁辛教授答辯委員會主席東華大學(xué)蔡再生教授答辯委員會委員東華大學(xué)覃小紅教授答辯委員會委員東華大學(xué)陳廷教授答辯委員會委員蘇州大學(xué)辛斌杰教授答辯委員會委員上海工程技術(shù)大學(xué)傅婷助理研究員答辯委員會秘書東華大學(xué)東華大學(xué)博士學(xué)位論文摘要基于纖維的超級電容器電極材料的制備與性能研究摘要可穿戴設(shè)備近年來日益受到人們的關(guān)注，尤其是那些能夠監(jiān)測人體日?；顒雍蜕眢w狀態(tài)，并兼具遠(yuǎn)程通訊和交互功能的智能手環(huán)或者
4、智能手表。而將電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)紡織技術(shù)相結(jié)合逐漸成為未來可穿戴設(shè)備發(fā)展的一大方向，智能紡織品就是將兩者相互結(jié)合后的產(chǎn)物，并逐步在生物與健康、運動監(jiān)測、娛樂交互以及軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。想要使電子技術(shù)在智能紡織品上實現(xiàn)無縫、不可見化集成，并兼具產(chǎn)品的美感和舒適感，這對于材料研究者來說是一項挑戰(zhàn)。除此之外，智能紡織品上所有的傳感器、驅(qū)動器等電子元件的能源供應(yīng)裝置也需要滿足高度集成化、柔性、便攜、可拉伸等特點。理想的技術(shù)措施是從纖維或織物層面開發(fā)出具有柔性且可拉伸的超級電容器，這種形式的儲能裝置可以很容易地
5、被集成到紡織品或服裝中，能夠?qū)⑼ㄟ^其他形式產(chǎn)生的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化和儲存，從而實現(xiàn)對智能紡織品的持續(xù)供能。盡管目前有許多基于現(xiàn)有纖維或織物進(jìn)行開發(fā)的超級電容器電極材料，但絕大多數(shù)的電化學(xué)性能以及實際應(yīng)用程度并不高，并且對于可拉伸型超級電容的研究較少。因此設(shè)計出一款電化學(xué)性能優(yōu)秀并兼具實用性，能夠被很好的集成在紡織服裝中的纖維超級電容是解決智能紡織品能源儲存的新策略。除此之外，將纖維超級電容器與近年來飛速發(fā)展的織物傳感器和發(fā)電機(jī)結(jié)合，也為進(jìn)一步開發(fā)高度一體化的智能紡織品提供了參考依據(jù)。課題選擇碳納米管（CNT）作為
6、原材料，利用傳統(tǒng)濕法紡絲技術(shù)，并通過與其他活性物質(zhì)結(jié)合的形式，探討其作為超級電容器電極材料的可行性。在此基礎(chǔ)上，通過同軸紡絲的方法，制備具有高度一體化的線型非對稱超級電容器，并針對以上幾種形式超級電容器的各項電化學(xué)性能及實際應(yīng)用性來開展探索工作。課題的主要內(nèi)容與成果有：（1）利用氯磺酸能大批量溶解單壁碳納米管的特性，將商業(yè)化單壁碳納米管作為原料制備出具有液晶形態(tài)的紡絲液。利用傳統(tǒng)濕法I東華大學(xué)博士學(xué)位論文摘要紡絲技術(shù)進(jìn)行碳納米管纖維的制備，通過比較選擇丙酮作為凝固浴，所制得的纖維無需后處理，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)2
7、25MPa，模量為23GPa，-1電導(dǎo)率為450Scm，是理想的超級電容器電極材料。為了解決碳納米管纖維中碳納米管過度堆疊的情況，通過熱插層剝離的方法制備石墨烯片層，將石墨烯與單壁碳納米管進(jìn)行混合紡絲，得到的纖維具有立體多孔結(jié)構(gòu)。探究了不同比例下碳納米管/石墨烯復(fù)合纖維的形貌特征、電學(xué)性能及電化學(xué)性能。其中，當(dāng)石墨烯的含量達(dá)到33.3%的時候，纖維的電化學(xué)性能最好其比電容能達(dá)到49.7-1Fg，這比純的碳納米管纖維的比電容提升了約38.8%，而纖維的導(dǎo)電性則隨著石墨烯含量的增加反而降低。（2）選擇濕法紡碳納
8、米管纖維作為對象，在其表面通過電化學(xué)沉積的方法聚合二氧化錳納米顆粒，制備出二氧化錳/碳納米管復(fù)合纖維電極。觀察了纖維表面及橫截面的形貌特征，并探討了不同沉積時間下纖維表面的二氧化錳層的厚度變化情況，發(fā)現(xiàn)其從110nm左右逐漸增加到9.9μm。通過四探針法發(fā)現(xiàn)，隨著沉積時間的增加，纖維導(dǎo)電性基本上呈減小趨勢。針對不同沉積時間下的二氧化錳/碳納-1米管纖維進(jìn)行電化學(xué)性能測試，在掃描速度為20mVs時，沉積時-1間為2
