关键词：柔性织物;石墨烯;电极物质;电化学电容器
摘 要：能源是人类维持生存活动的物质基础,是人类生存活动得以进行和发展的动力,能源的利用和发展对人类社会经济发展起着巨大的推动作用。随着社会经济的发展,人们对于能源的需求越来越高,对于高性能电源的需求量也越来越大。随着环境的日益恶化和环境保护观念的逐渐增强,开发能够可持续发展的高效能源存储装置无疑具有重要的意义。电化学电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型环保储能器件,具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。本课题选择以涤纶织物为基底,在其表面构筑双电层和赝电容材料,探索其在纺织纤维基柔性电化学电容器中的应用。课题研究的内容包括:(1)用涂刷-烘干的方法在涤纶织物上负载氧化石墨烯,制备出氧化石墨烯/涤纶复合织物,然后用NaBH_4作为还原剂,制备出石墨烯/涤纶复合织物电极材料。研究了合成条件对石墨烯/涤纶复合织物电极材料的导电性能和电化学性能的影响。制备出的石墨烯/涤纶复合织物电极材料的方阻最低可达384W/sq。(2)用制备出的石墨烯/涤纶复合织物为基底,通过水热合成的方法制备出MnO_2/石墨烯/涤纶复合织物电极材料。研究了反应条件对MnO_2/石墨烯/涤纶复合织物电极材料的结构和电化学性能的影响。140℃,反应时间为5h,制备出的MnO_2/石墨烯/涤纶复合电极材料在扫描速率为2mV/s时,其比电容为332F/g,并且具有良好的柔性性能。在机械弯曲和拉伸条件下,电化学性能稳定。用制备出的MnO_2/石墨烯/涤纶复合织物电极材料,组装MnO_2/石墨烯/涤纶//MnO_2/石墨烯/涤纶全固态电化学电容器,其比电容可达265F/g。(3)用制备出的石墨烯/涤纶复合织物为基底,用ZnO辅助的水热合成方法在石墨烯/涤纶复合织物上长MnO_2,并对所制备的电极材料的形貌、结构和电化学性能进行了较为详细的表征。制备出的电极材料在扫描速率为2mV/s时,比电容可达498F/g。在电流密度为0.8mA/cm2时,进行2000个循环后,比电容的保留率几乎不变。机械弯曲和扭曲对所制备的电极材料的电化学性能几乎没有影响。这些结果表明,此电极材料具有良好的循环稳定性和柔性性能。
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