錳（鉬）氧化物基柔性全固態(tài)超級(jí)電容器的設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、近些年來(lái)，很多研究都致力于柔性、可彎曲的薄膜型超級(jí)電容器，以此來(lái)滿足人類對(duì)輕便、柔性、可卷曲的便攜式電子產(chǎn)品的需求。基于此，研究與柔性電子產(chǎn)品相匹配的柔性輕便的超級(jí)電容器顯得尤為重要。與傳統(tǒng)液態(tài)超級(jí)電容器相比較，全固態(tài)超級(jí)電容器具有輕便、高柔性、安全性高以及環(huán)境友好型等特點(diǎn)，更適合用于柔性可卷曲電子產(chǎn)品。根據(jù)電荷的儲(chǔ)存機(jī)理，超級(jí)電容器可分為雙電層電容器(EDLCs)和贗電容超級(jí)電容器。其中碳材料因?yàn)槠漭^大的比表面積常常被用于雙電層超級(jí)電

2、容器的電極材料，而過(guò)度金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物是典型的贗電容材料。盡管柔性超級(jí)電容器的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是其仍然有很多限制性，比如較低的體積能量密度。本論文主要集中于電極材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電容器正負(fù)極的搭配上，以此來(lái)提高柔性固態(tài)超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)水熱法在碳布上直接生長(zhǎng)MnO2納米片作為電極，PVA/H3PO4凝膠為電解質(zhì)同時(shí)充當(dāng)隔膜，制備出柔性全固態(tài)對(duì)稱型超級(jí)電容器。該柔性超級(jí)電容器具有

3、一個(gè)較高的電壓窗口為1.4 V，比其他傳統(tǒng)的對(duì)稱性固態(tài)電容器的電壓區(qū)間要高。該電容器展示出了優(yōu)異的倍率性能，且掃速可以達(dá)到20 V s-1;即使在彎曲的情況下，循環(huán)次數(shù)在～60000次后，其容量仍然可達(dá)到初始的84.6％。最后對(duì)該電容器的儲(chǔ)能機(jī)理進(jìn)行了定量分析。
　　(2)通過(guò)將制備好的分級(jí)的MnO2核殼納米棒陣列線狀電極與多孔的MoO2-C納米薄膜電極進(jìn)行纏繞起來(lái)形成一個(gè)非對(duì)稱柔性線狀微型超級(jí)電容器。分級(jí)的MnO2核殼納米棒陣列

4、線狀電極主要通過(guò)碳層輔助兩步水熱法制備;多孔MoO2-C納米薄膜電極則是通過(guò)簡(jiǎn)單的電化學(xué)沉積得到。該電容器具有非常好的電化學(xué)性能，其電壓可以達(dá)到2V的同時(shí)，其面積比容量可以達(dá)到31.7 mFcm-2。該電容器展示一個(gè)高的能量密度7.036 mWh cm-3的同時(shí)具有高的功率密度50 mWcm-3;即使在一個(gè)高的功率密度8011.4 mWcm-3時(shí)，其能量密度仍然可以達(dá)到1.335 mWhcm-3。該超級(jí)電容器同時(shí)具有很好的循環(huán)性能，在循