【摘 要】
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柔性超级电容器是一种具有广阔应用前景的储能设备,而低成本高性能柔性超级电容器电极材料的研制仍是一个巨大的挑战。为了获得高性能柔性超级电容器电极材料,本论文采用不同电容存储机制相结合的思路,通过物理和化学方法制备了两种高性能柔性复合电极材料,即纳米纤维素纤维/纤维素碳片/聚苯胺(CNF/CCS/PANI)和微纤化纤维素纤维/壳聚糖碳片/聚苯胺(MCF/CSC/PANI)。(1)以棉短绒为原料制备了片
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柔性超级电容器是一种具有广阔应用前景的储能设备,而低成本高性能柔性超级电容器电极材料的研制仍是一个巨大的挑战。为了获得高性能柔性超级电容器电极材料,本论文采用不同电容存储机制相结合的思路,通过物理和化学方法制备了两种高性能柔性复合电极材料,即纳米纤维素纤维/纤维素碳片/聚苯胺(CNF/CCS/PANI)和微纤化纤维素纤维/壳聚糖碳片/聚苯胺(MCF/CSC/PANI)。(1)以棉短绒为原料制备了片层状的碳材料CCS,并将其与由阔叶木浆制备的CNF悬浮液充分混合,而后采用原位聚合反应将PANI沉积于二者表面,最后通过真空抽滤和冷冻干燥制得了具有优越电化学性能的可弯曲柔性超级电容器电极材料CNF/CCS/PANI。CCS 负载量相对较低的柔性纳米复合材料(CNF/CCS/PANI2:2:1)显示出高达 1838.5 mF cm-2(1 mA cm-2)的面积比电容,而具有更高CCS负载量的自支撑纳米复合材料(CNF/CCS/PANI2:4:1)则拥有高达3297.2 mF cm-2(1 mAcm-2)的面积比电容。随着电流密度由1 mA cm-2增加至20 mA cm-2,CNF/CCS/PANI2:2:1 面积比电容值从 1838.5mF cm-2 降至 860mF cm-2,说明CNF/CCS/PANI2:2:1具有较好的大电流充放电能力。此外,强健的三维网络可以确保这种纳米复合电极具有优良的循环稳定性(1500次循环后保留超过88%)。(2)以壳聚糖为原料制备了片层状的碳材料CSC,并将其吸附于由阔叶木浆制备的MCF柔性气凝胶之上,而后采用原位聚合反应将PANI沉积于二者表面,最后通过压片、干燥制得了具有优良电化学性能的可折叠柔性超级电容器电极材料 MCF/CSC/PANI。样品 MCF/CSC/PANIo.5 具有高达 1688.8 mF cm-2(1 mA cm-2)的面积比电容,并且具有十分优异的循环稳定性(1500次循环后保留94.8%)。
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