超級電容器,作為一種可適用于智能、便攜裝置中的新型電化學能源儲存器件,和其他電化學能源儲存器件相比,它具有高功率密度和優(yōu)異的循環(huán)性能等特點。但是受到雙電層或者表面法拉第儲能機理和電壓窗口的限制,超級電容器能量密度相對較低。合成具有高比電容的和優(yōu)異倍率性能的新型電極材料是提高超級電容器能量密度的有效辦法。新型二維過渡金屬碳化物(MXene)由于其有序的二維層狀結(jié)構(gòu)、豐富的表面官能團和良好的導電性,因此具有較高的理論比電容和倍率性能。然而,MXene納米片之間的團聚現(xiàn)象和其表面的含氧官能團限制了其電化學性能。為了解決這些問題,本文的思路是將多層MXene與其他導電物質(zhì)復合,或者對其進行分層剝離,制備具有高電化學性能的MXene基柔性電極材料。另外,本文還對MXene表面的官能團在電化學儲能中所扮演的角色進行了研究和分析。以此為基礎(chǔ),本論文著重考察了Ti₃C₂T_x MXene基的柔性電極的制備工藝,系統(tǒng)表征了所制材料的物相和形貌,并深入研究了電極材料的電化學性能以及組裝的柔性超級電容器在便攜式器件當中的應(yīng)用,得到的主要結(jié)論如下...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1不同的能源儲存器件的Ragone圖對比

圖1.1不同的能源儲存器件的Ragone圖對比[8]超級電容器能大功率快速充放電并具有超長的循環(huán)使用壽命，、風能發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用以外，還大量應(yīng)用在高鐵動車、新能源移動電子設(shè)備中，如圖1.2[9,10]。最近幾年，柔性顯示器、健康電子設(shè)備受到極大的關(guān)注，并取得了飛速的發(fā)展....

圖1.2超級電容器的應(yīng)用領(lǐng)域

圖1.2超級電容器的應(yīng)用領(lǐng)域超級電容器儲能機理以及理論發(fā)展1超級電容器的分類深入了解超級電容器的儲能機理是很重要的，因為離子儲存和傳輸機制識是指導進一步開發(fā)具有優(yōu)異電化學性能的儲能裝置的前提。按照儲能電容器可分為電化學雙電層電容器和贗電容器[5,12,13]。電層電容器....

圖1.3(a)Helmholtz雙電層模型；(b)Gouy-Chapman雙電層模型；(c)Stern雙電層模型

圖1.3(a)Helmholtz雙電層模型；(b)Gouy-Chapman雙電層模型；(c)雙電層模型[13]圖1.4雙電層電容器的儲能原理示意圖

圖1.4雙電層電容器的儲能原理示意圖

圖1.4雙電層電容器的儲能原理示意圖當對電極材料施加一定的電勢時，處于理想極化電引周圍電解質(zhì)溶液中的帶異性電荷的離子，使這些離面，從而構(gòu)成雙電層電容。由于兩電荷層之間的電極材料的特殊納米結(jié)構(gòu)，使電極比表面積大大的電介質(zhì)電容器的電容量。雙電層電容器的電極材料一碳基材料,如石墨烯....

本文編號：3998430