基于石墨烯柔性超級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能器件受到了國內(nèi)外研究者的強烈關(guān)注和廣泛研究。柔性超級電容器因其工作原理簡單、儲能效率高、循環(huán)壽命長、成本低、環(huán)境友好以及良好的可植入性等優(yōu)點，有望在下一代可穿戴電子產(chǎn)品中得到廣泛應用?？纱┐麟娮赢a(chǎn)品特殊的應用環(huán)境要求儲能元件須具備安全性高、便攜性好以及儲能量大的特點。而柔性超級電容器的儲能性能和實用性受電極材料、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、墨烯及其復合材料出發(fā)，探究其作為柔性超級電容器電極材料的性能，成功地制備了高性能的柔性超級電容器，并初步考察了將其應用于可穿戴電子設備的可行性。同時，系統(tǒng)地研究了電極材料、電解質(zhì)、器件結(jié)構(gòu)對柔性超級電容器性能的影響。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個部分：
　　（1）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、短時間內(nèi)制備出高導電性（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電容器(比電容可達152.4 mF cm-2)。同時還研究了薄膜電極厚度、器件面積等參數(shù)對器件儲能性能的影響。另外，對固態(tài)柔性超級電容器也進行了系統(tǒng)的探索。
　?。?）通過浸染和高溫處理兩個過程將石墨烯與棉纖維復合，制備了質(zhì)量輕、導電性好（約為900Ω sq-1）、電化學活性高的復合薄膜材料，并以其為電極材料制備了高性能的三明治—叉指結(jié)構(gòu)柔性超級電容器（比電容可達5.53 F cm-3）。此外