基于碳納米管-聚吡咯復(fù)合纖維的可拉伸超級電容器研究.pdf

1、碳納米管纖維由于自身優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能以及導(dǎo)熱性能等特點，被廣泛應(yīng)用于傳感器、能源材料和柔性可穿戴器件等領(lǐng)域。輕質(zhì)、柔性的纖維超級電容器逐漸成為研究人員關(guān)注的熱點。目前大多數(shù)纖維超級電容器是將兩根直纖維纏繞到一起，由于直纖維自身的拉伸應(yīng)變小、彈性低等特點，拉伸性能受到一定的限制。為了能使超級電容器在復(fù)雜的變形環(huán)境（如：彎曲、拉伸等）中穩(wěn)定的工作，研究人員通過將活性材料附著在彈性聚合物基底上制造出可拉伸的纖維狀超級電容器。本論文制備

2、出了一種利用其自身螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)來進行自拉伸的碳納米管復(fù)合纖維超級電容器。
　　本論文通過化學(xué)原位聚合法制備出了大面積（4cm*12cm）的碳納米管/聚吡咯復(fù)合薄膜，通過傳統(tǒng)紡絲工藝制備了碳納米管/聚吡咯復(fù)合直線型纖維和螺旋型纖維，解決了碳納米管復(fù)合纖維中大多只是將贗電容材料負載在纖維表面，限制了其電容性能的問題。研究發(fā)現(xiàn)，負載在碳納米管管束上的聚吡咯沒有在紡絲扭轉(zhuǎn)過程中脫落。在吡咯/乙醇體積比為3:300時，復(fù)合纖維電極的質(zhì)量比電容

3、達到261.3 F/g。將兩根碳納米管/聚吡咯復(fù)合纖維組裝成纖維狀超級電容器，測試其電容性能發(fā)現(xiàn)，在5 mV/s的掃速下，復(fù)合纖維超級電容器的質(zhì)量比電容為196.2 F/g，并且在2000次恒流充放電循環(huán)后，電容變化率保持在70％左右。碳納米管/聚吡咯復(fù)合纖維的電容循環(huán)穩(wěn)定性還具有很大的提升空間。
　　利用碳納米管/聚吡咯螺旋纖維制備了全固態(tài)、可拉伸的超級電容器并研究了其電容性能，在5 mV/s掃速下，復(fù)合螺旋纖維超級電容器的質(zhì)量

4、比電容可以達到166.1 F/g，并且在1000次充放電循環(huán)后，比電容保持率在60%以上。由于碳納米管/聚吡咯螺旋纖維本身具有良好的柔性和可拉伸性能，在80%的拉伸應(yīng)變和彎曲變形的條件下電容性能保持穩(wěn)定。
　　引入金屬氧化物氧化錳，制備了碳納米管/氧化錳復(fù)合纖維，質(zhì)量比電容可達到158.8 F/g。為了進一步提高碳納米管/聚吡咯復(fù)合纖維的電容性能，制備出了碳納米管/聚吡咯/氧化錳三元復(fù)合纖維，發(fā)現(xiàn)三元復(fù)合纖維的比電容和電容循環(huán)穩(wěn)定