基于硒化镍复合体系柔性超级电容器电极材料及器件研究

摘要

随着柔性电子设备的迅猛发展，柔性储能设备得到了广泛的研究。如何制备高性能的柔性储能设备，一直是研究者们关注的重点。而超级电容器由于其充放电速率快、功率密度高以及成本低等特点得到了广泛的研究。本论文首先综述了目前柔性超级电容器所采用的基底材料的种类以及活性材料的种类、形貌和结构，进而结合柔性基底，利用纳米材料的制备方法，在泡沫镍基底上原位制备了硒化镍纳米棒；并在此基础上进一步制备了基于硒化镍的复合物；最后制备了基于硒化镍复合体系的柔性高性能超级电容器，具体工作如下：
　　（1）在柔性的泡沫镍基底上，通过一步湿化学方法，以泡沫镍为镍源，原位生长硒化镍纳米棒。通过对泡沫镍的处理，使得泡沫镍在生长了活性材料之后仍然保持了原来的柔性，有利于此电极材料在柔性器件中的运用。所制备的硒化镍/泡沫镍电极可以直接应用于超级电容器器件的组装，不需要任何粘结剂，这使得超级电容器体系的溶液电阻约为0.37Ω以及器件的比电容性能达176.75mF/cm2。
　　（2）为了进一步提升超级电容器的电化学性能，通过两步湿化学方法，将三元过渡金属化合物原位生长在硒化镍纳米棒上，从而制备了硫代镍酸钴/硒化镍/泡沫镍电极，实现硒化镍与三元过渡金属化合物的复合；所制备的电极材料可以直接用于超级电容器器件的组装，基于硫代镍酸钴/硒化镍/泡沫镍电极的对称超级电容器的体系的溶液电阻约为0.58Ω以及器件的比电容性能达312.95mF/cm2。同时，为了测定其柔性，将其组装成器件，在弯曲和平直的状态下分别进行性能测试，结果显示器件在弯曲状态下，其性能得到了保持，电容器展示了柔性的特性。
　　（3）为了优化实验步骤以及进一步改善超级电容器的电化学性能，通过一步湿化学方法制备了石墨烯/硒化镍/泡沫镍电极，所制备的电极材料可以直接用于超级电容器器件的组装，基于石墨烯/硒化镍/泡沫镍电极的超级电容器体系的溶液电阻约为0.40Ω以及器件比电容性能达408.04mF/cm2。

目录

声明

第一章 绪论

1.1超级电容器的简介

1.2超级电容器的原理

1.3超级电容器的性能优点

1.4 超级电容器的组成

1.5 超级电容器的性能评估

1.6 超级电容器的应用

1.7 本文的选题依据及研究内容

第二章 超级电容器柔性电极的制备与电容性能分析

2.1 设计思路及实验过程

2.2形貌及组分分析

2.3电容性能分析

2.4本章小结

第三章 硫代镍酸钴/硒化镍超级电容器电极材料及器件研究

3.1 设计思路及实验过程

3.2 形貌及组分分析

3.3 电容性能分析

3.4 本章小结

第四章 石墨烯/硒化镍超级电容器电极材料及器件研究

4.1设计思路及实验过程

4.2 形貌及组分分析

4.3 电容性能分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 本论文的创新点

5.3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果