硅基电缆式电极锂电性能及柔性平板纤维超级电容器件研究

摘要

微观世界的发现，让科技步入新的篇章，纳米科技的发展，让相关领域焕发出新的生机。纳米科技与材料学结合产生的纳米材料学受到科学界的广泛关注。移动互联时代及电动车时代的到来对储能器件提出了更高的要求，寻找到性能更优良的新型储能材料，构造更适合的器件结构是关键所在。可穿戴移动数码产品和柔性电子器件的发展使得柔性储能器件的研发备受瞩目。本论文中，对硅基纳米材料形成的新型结构电极和新型结构的柔性超级电容器件进行了研究，主要内容如下：
　　（1）以碳布为基底，通过化学气相沉积法（CVD）在上面合成核壳结构的Si@SiO2纳米线，纳米线缠绕在纤维上，形成电缆结构的新型硅基电极。
　　（2）直接以电缆结构电极为负极进行锂电池的封装和测试。基于该电极的半电池表现出高容量，好的倍率性能和极佳的循环稳定性能。基于此电极的全电池也表现出优良的储能性能，并轻易点亮不同颜色的LED灯珠，展示其实用性能。
　　（3）将ZnCo2O4纳米线阵列复合碳纤维的电极在PET上进行排列，银浆固定形成插指状的新型柔性平板集成的纤维超级电容器。这种柔性电容器件展示了高效率、长寿命及优良的柔韧性能。且，在对其电极根数对电容器性能的影响的研究中发现存在增强的分布电容效应。这个发现对此类器件的研究有个重要的推动作用，为以后设计结构、尺寸、容量更加合理的电容器件提供了参考。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景及发展现状

1.3 研究内容及研究意义

2 课题研究中主要涉及的理论基础

2.1 引言

2.2 纳米材料学

2.3 锂离子二次电池

2.4 超级电容器

2.5 本章小结

3 硅基电缆式电极的制备、表征及锂电性能研究

3.1 引言

3.2 材料制备及测试方法

3.3 电极结构模型简介

3.4 实验结果与讨论

3.5 本章小结

4 柔性平板式纤维超级电容器的制备与性能研究

4.1 引言

4.2 柔性平板式纤维超级电容器器件制备及模型简介

4.3 实验结果与讨论

4.4 结论

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 研究中的问题及展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录