超級電容薄膜電極的電射流沉積及其性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文超級電容薄膜電極的電射流沉積及其性能研究Preparationandperformancestudyofthinf1melectrodesforsupercapacitorpreparedbyEjetdeposition國家自然科學(xué)基金(No51275076)資助項目學(xué)號：21204139完成日期：2Q!墨生魚旦墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要超級電容器是一

2、種新型的儲能裝置，能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、充放電速率快、環(huán)境友好，在通訊設(shè)備、航空航天、移動電子、交通設(shè)施等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。電極作為超級電容器的核心部件、能量儲存的場所，其結(jié)構(gòu)對超級電容器的性能具有重大的影響。本論文利用電射流沉積技術(shù)制備超級電容用石墨烯／聚苯胺薄膜電極，通過改變沉積參數(shù)得到不同結(jié)構(gòu)的薄膜電極，并對電極性能進(jìn)行對比研究。本文介紹了電射流沉積試驗平臺、工作參數(shù)以及實驗流程。用原位聚合法制備石墨烯／聚苯胺復(fù)合材料，并對

3、其懸浮液的物理性質(zhì)進(jìn)行實驗、分析，最終得到符合錐柱型電射流模式要求的納米復(fù)合材料懸浮液。在錐柱模式下，分別對石墨烯／聚苯胺復(fù)合材料懸浮液進(jìn)行了單層和薄膜的沉積成型試驗。研究了不同沉積參數(shù)(電壓、沉積高度和流量)對沉積顆粒粒徑、顆粒分布以及薄膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，射流電壓主要影響電射流沉積的工作模式，在錐柱射流模式下，射流電壓對顆粒粒徑，顆粒分布的影響較小；沉積高度和懸浮液流量則對沉積效果有重要影響，降低流量和增加沉積高度，均可使沉積顆

4、粒的粒徑減小，且因單位面積沉積的顆粒數(shù)減少，所獲得的薄膜結(jié)構(gòu)也更為疏松，形成插層狀的空間結(jié)構(gòu)；反之，降低沉積高度或增加流量，沉積顆粒粒徑增加，薄膜結(jié)構(gòu)致密性相應(yīng)增強。采用電射流沉積工藝，通過改變沉積參數(shù)，獲得不同孔隙結(jié)構(gòu)的石墨烯／聚苯胺復(fù)合材料薄膜電極。用三電極體系分別對其進(jìn)行循環(huán)伏安、交流阻抗和恒電流充放電測試。實驗結(jié)果表明，隨著沉積高度的增加(從3mm到6mm)，所獲得的電極結(jié)構(gòu)越疏松，電極活性面積、質(zhì)量比電容相應(yīng)提高。當(dāng)沉積高度為

5、6mm、4mm和3mm時，復(fù)合薄膜電極的比電容分別為2962Fg一、2834Fgd和2631Fg～。分別采用電射流沉積和傳統(tǒng)涂覆法制備的薄膜電極組裝成超級電容器，對比研究了不同電極制備方法下超級電容器的性能。結(jié)果表明，電射流沉積法制備的超級電容器在500mAg“的電流密度下比電容達(dá)到228Fg～，經(jīng)過1000次的循環(huán)充放電后容量保留92％，分別比傳統(tǒng)涂覆方法提高了11％和7％，表明電射流沉積法能夠有效提高電極材料的比電容和循環(huán)壽命。關(guān)鍵