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文檔簡(jiǎn)介
1、本論文創(chuàng)新性地提出了一種自支撐全纖維基鋰離子電容器的構(gòu)建方法。利用靜電紡絲工藝以及簡(jiǎn)單的熱處理方法分別制備了柔性酚醛基介孔炭納米纖維和聚丙烯腈/木質(zhì)素基復(fù)合炭納米纖維,通過優(yōu)化配比選擇最佳的納米炭纖維薄膜電極。之后將預(yù)嵌鋰后的聚丙烯腈/木質(zhì)素基復(fù)合炭納米纖維作為負(fù)極,跟正極酚醛基介孔炭納米纖維組裝成全纖維基鋰離子電容器。分別對(duì)正、負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及組裝成器件的電化學(xué)性能作了較為系統(tǒng)的研究。
首先,以熱固性酚醛樹脂為炭前軀
2、體,嵌段共聚物F127為模板劑,聚乙烯醇縮丁醛為助紡劑,通過靜電紡絲和炭化過程制備了柔性酚醛基介孔炭納米纖維。通過優(yōu)化配比,得到具有豐富介孔結(jié)構(gòu)的炭納米纖維。并且將其直接作為自支撐活性材料組裝成水系電容器,在0.05 A g-1的電流密度下,纖維電極獲得139.6 Fg-1的放電比電容量;當(dāng)電流密度達(dá)到5Ag-1時(shí),比電容仍然能夠達(dá)到97.34 F g-1,證明酚醛基介孔炭纖維杰出的倍率性能。
其次,以聚丙烯腈和木質(zhì)素做為炭源
3、,通過靜電紡絲制備聚丙烯腈/木質(zhì)素基復(fù)合炭納米纖維。優(yōu)化聚丙烯腈和木質(zhì)素的配比,將其分別組裝成鋰離子半電池,獲得具有優(yōu)秀倍率性能以及長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的復(fù)合炭納米纖維PL-5/5電極。并將其進(jìn)行改性,成功地構(gòu)建了相鄰纖維互相焊接且具有介孔通道的復(fù)合炭納米纖維膜,纖維電極展現(xiàn)出了384.4 mAh g-1的可逆容量,以及大電流充放電(5Ag-1)條件下,仍能夠保持較好的放電容量127.7 mAh g-1,并且其放電時(shí)間僅為91 s。
4、最后,以酚醛基介孔炭納米纖維作為正極活性材料,預(yù)嵌鋰后的聚丙烯腈/木質(zhì)素基復(fù)合炭納米纖維作為負(fù)極活性材料,在沒有導(dǎo)電劑以及集流體的情況下,成功的構(gòu)建了自支撐全纖維基鋰離子電容器。通過電化學(xué)性能研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)能量密度為72.62 Wh kg-1時(shí),功率密度為97.62 Wkg-1;并且當(dāng)能量密度為33.05 Whkg-1,功率密度可高達(dá)11.89 kW kg-1,證明其優(yōu)秀的能量和功率特性;并且在0.5Ag-1的電流密度下經(jīng)過2100個(gè)循環(huán)
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