基于紡織纖維的多孔柔性儲能材料的可控構(gòu)筑及性能研究.pdf

1、能源是人類社會發(fā)展進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，能源的開發(fā)和利用一直貫穿著人類社會的發(fā)展歷史，直接關(guān)系到人類社會的生存與可持續(xù)發(fā)展。隨著能源消耗持續(xù)增長，可利用的化石能源日益枯竭，同時化石能源的大量開發(fā)和利用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，迫使人類必須開發(fā)新型高效的儲能材料與器件。電化學(xué)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型環(huán)保儲能器件，具有比傳統(tǒng)電容器高的能量密度和比電池高的功率密度，是一種高效環(huán)保的能源存儲器件。隨著當(dāng)今電子設(shè)備正呈現(xiàn)出輕薄化

2、和柔性化的發(fā)展趨勢，開發(fā)出具有重量輕、成本低、體積小、電化學(xué)性能優(yōu)異和加工性能優(yōu)良的柔性電化學(xué)電容器及其電極材料具有重要的意義。
　　本課題選擇以棉織物為基底，通過在其表面構(gòu)筑雙電層和贗電容材料，探索其在紡織纖維基柔性電化學(xué)電容器電極材料中的應(yīng)用。課題的研究內(nèi)容包括：
　?。?）利用棉織物，通過浸漬-烘干方法在棉織物上負(fù)載GO，然后分別用NaBH4化學(xué)還原和熱還原方法將GO還原為石墨烯，制備出石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。<

3、br>　　利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料，研究了合成條件對材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料的方阻最低可達(dá)560/sq，在掃描速率為5mV/s，電壓窗口為0-1.0V時比電容為40F/g，經(jīng)過1000次充放電循環(huán)之后比電容保持率為90％。
　　用熱還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料，詳細(xì)研究了還原氣氛、溫度和時間等因素對電極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。在H2氣氛下得到的

4、石墨烯/棉布復(fù)合織物電極的方阻最低可達(dá)3k/sq。在H2氣氛下得到的石墨烯/棉布復(fù)合織物的比電容可以達(dá)到17F/g。通過熱還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合電極具有很好的穩(wěn)定性，在經(jīng)過1000次充放電循環(huán)后比電容可以保持在原來的95%。（2）利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石墨烯/棉布復(fù)合織物為基底，通過化學(xué)沉淀方法制備出Co-NiLDH/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。詳細(xì)研究了合成條件對電極材料的結(jié)果和電化學(xué)性能的影響。Co/Ni摩爾比為2:

5、3時制備的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布復(fù)合電極材料在掃描速率為5mV/s時，其比電容為578F/g，并且具有良好的柔性性能。以制備的Co-Ni LDH/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料和石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料分別作為正負(fù)極，Na2SO4溶液作為電解質(zhì)溶液，組裝成Co-Ni LDH/石墨烯/棉布//石墨烯/棉布非對稱電化學(xué)電容器，其比電容可達(dá)238F/g，能量密度可達(dá)18Wh/Kg。
　?。?）利用NaBH4化學(xué)還原法制備的石

6、墨烯/棉布復(fù)合織物為基底，通過電化學(xué)沉積方法，制備出MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料。詳細(xì)研究了合成條件對電極材料的結(jié)果和電化學(xué)性能的影響。MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料在掃描速率為5mV/s時，比電容可達(dá)693F/g。為了進(jìn)一步提高M(jìn)nO2/石墨烯/棉布復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能，在MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料表面進(jìn)一步電沉積聚吡咯，制備聚吡咯/MnO2/石墨烯/棉布復(fù)合織物電極材料，電極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性具有明