基于取向碳納米管的新型柔性儲能器件.pdf

1、柔性電子產(chǎn)品的問世引起人們的極大關(guān)注。與傳統(tǒng)的電子器件相比，柔性電子產(chǎn)品具有攜帶方便、重量輕、可彎曲、甚至可穿戴或植入的優(yōu)點。為了有效發(fā)揮上述優(yōu)勢，必須發(fā)展相應(yīng)的能源動力系統(tǒng)如柔性的超級電容器和鋰離子電池。目前研究的重點是研發(fā)新的電極材料，以進(jìn)一步提高儲能性能。因為獨特的一維結(jié)構(gòu)、高比表面積以及優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，碳納米管被廣泛用作超級電容器和鋰離子電池中負(fù)載活性材料的導(dǎo)電骨架，但因為碳納米管在電極材料中無規(guī)聚集，電荷必須通過碳納米管

2、形成的大量網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)點進(jìn)行傳輸，效率較低。面對上述挑戰(zhàn)，本學(xué)位論文重點發(fā)展了一類基于取向碳納米管膜的電極材料，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出新型、高性能的柔性超級電容器和鋰離子電池。
　　通過化學(xué)氣相沉積法，以乙烯為碳源、鐵膜為催化劑生長取向碳納米管陣列，進(jìn)一步通過干法紡絲制備取向碳納米管膜。取向碳納米管膜顯示良好的柔性和較高的電導(dǎo)率(如570 S/cm)。
　　進(jìn)一步通過電化學(xué)聚合法，在碳納米管上電沉積導(dǎo)電聚合物如聚苯胺和聚吡咯，得到柔性

3、的取向碳納米管/導(dǎo)電聚合物復(fù)合膜。碳納米管保持原來的高度取向結(jié)構(gòu)，從而賦予復(fù)合膜優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，可以構(gòu)建高性能的儲能器件如超級電容器。以凝膠電解液聚乙烯醇/磷酸作為電解質(zhì)，得到的超級電容器比容量達(dá)到233 F/g，并且在1000次循環(huán)后容量基本保持不變。通過控制復(fù)合膜電極的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步構(gòu)建透明的超級電容器，為發(fā)展微型電子器件提供了一個新的思路。
　　利用電子束鍍膜技術(shù)在取向碳納米管上沉積硅納米粒子，并通過加捻形成復(fù)合纖維