论文部分内容阅读
微型超级电容器是一种基于电化学电容实现储能的微型能量存储器件,可作为能量存储单元应用于便携式电子器件中。目前,微型超级电容器的研究虽然有很大的进展,但仍然存在基体选择性小、比电容量小、阻抗大和循环寿命短等缺点。因此,开发新型高效的柔性微型超级电容器成为当前研究者的工作热点。石墨烯是一种具有六角网状晶格的二维材料。在室温下,它具有大比表面积、高载流子迁移率、高导电性和高比容量等特点,是制备叉指结构微型超级电容器的重要材料之一,同时石墨烯的二维平面结构使其成为良好的修饰基体,能与多种半导体材料进行复合。本论文通过改进石墨烯材料和采用平面叉指构型,极大地缩短了电解液离子的传输距离,从而改善了石墨烯微型超级电容器的电容性能。首先,本文采用湿化学法制备还原氧化石墨烯(r GO)和磺化处理的还原氧化石墨烯(S-r GO)作为电极材料。通过表征分析可知:S-r GO出现了很多褶皱和边缘卷曲现象,形成了一定的孔隙,从而有利于电解质的渗入,确保了其良好的电容性能,将得到的r GO和S-r GO配制成油墨,采用凹版印刷技术印制成叉指结构微型超级电容器。在25μA/cm2的电流密度下,r GO和S-r GO微型超级电容器的比电容值分别为1.52 m F/cm2和2.88 m F/cm2,可以得出S-r GO叉指电极其比电容值优于r GO叉指电极。其次,为了进一步增加r GO叉指电极的电容性能。本论文采用生物分子辅助水热合成法合成Mo S2/r GO复合材料作为电极材料。通过表征分析:Mo S2/r GO复合材料为三维纳米“花状”结构,有利于活性材料与电解质的接触,同时Mo S2有着优异的电容特性,保证了其复合材料优良的电容性能。采用凹版印刷技术印制成Mo S2/r GO叉指结构微型超级电容器,在35μA/cm2的电流密度下,其比电容值为6.56 m F/cm2,且能量密度为0.58 m Wh/cm3时,功率密度为13.4 m W/cm3。可以得出由于Mo S2的引入和其复合材料的特殊结构,其电容性能得到了进一步提高。本论文创新地采用凹版印刷技术制备活性物质负载量较高的石墨烯基叉指结构微型超级电容器。通过改善r GO的结构、引入电容性能优异的Mo S2和利用平面叉指构型,得到了电化学性能较好的S-r GO和Mo S2/r GO叉指结构微型超级电容器。