基于石墨烯柔性超級(jí)電容器電極材料及器件研究.pdf

1、近年來，隨著可穿戴電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，作為其重要功能組件的柔性儲(chǔ)能器件受到了國(guó)內(nèi)外研究者的強(qiáng)烈關(guān)注和廣泛研究。柔性超級(jí)電容器因其工作原理簡(jiǎn)單、儲(chǔ)能效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、成本低、環(huán)境友好以及良好的可植入性等優(yōu)點(diǎn)，有望在下一代可穿戴電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用?？纱┐麟娮赢a(chǎn)品特殊的應(yīng)用環(huán)境要求儲(chǔ)能元件須具備安全性高、便攜性好以及儲(chǔ)能量大的特點(diǎn)。而柔性超級(jí)電容器的儲(chǔ)能性能和實(shí)用性受電極材料、電解質(zhì)、器件結(jié)構(gòu)以及其他因素的影響。本論文從制備比電容高的石

2、墨烯及其復(fù)合材料出發(fā)，探究其作為柔性超級(jí)電容器電極材料的性能，成功地制備了高性能的柔性超級(jí)電容器，并初步考察了將其應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備的可行性。同時(shí)，系統(tǒng)地研究了電極材料、電解質(zhì)、器件結(jié)構(gòu)對(duì)柔性超級(jí)電容器性能的影響。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)部分：
　?。?）采用一種新型石墨烯薄膜制備方法，將氧化石墨烯的還原和石墨烯的成膜過程同步完成，可在低溫、短時(shí)間內(nèi)制備出高導(dǎo)電性（約為17Ω sq-1）的大面積石墨烯薄膜，并以該石墨烯薄

3、膜為電極材料制備了高性能的柔性薄膜超級(jí)電容器(比電容可達(dá)152.4 mF cm-2)。同時(shí)還研究了薄膜電極厚度、器件面積等參數(shù)對(duì)器件儲(chǔ)能性能的影響。另外，對(duì)固態(tài)柔性超級(jí)電容器也進(jìn)行了系統(tǒng)的探索。
　?。?）通過浸染和高溫處理兩個(gè)過程將石墨烯與棉纖維復(fù)合，制備了質(zhì)量輕、導(dǎo)電性好（約為900Ω sq-1）、電化學(xué)活性高的復(fù)合薄膜材料，并以其為電極材料制備了高性能的三明治—叉指結(jié)構(gòu)柔性超級(jí)電容器（比電容可達(dá)5.53 F cm-3）。此外