模板电沉积法制备柔性电极材料及其在超级电容器中的应用

摘要

本论文采用一步模板电沉积法制备了能用于柔性全固态对称超级电容器的活性电极材料，其中包括聚苯胺、二氧化锰和聚噻吩。此外，利用扫描电子显微镜（SEM）对材料的形貌进行了观察。同时利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等对材料的结构和组成进行了表征。之后研究了这些材料的电化学性能。本论文主要研究内容如下：
　　1.采用一种简易的模板电沉积方法制备了 PANI有序纳米管阵列膜电极。在该方法中，PANI纳米管通过循环伏安法沉积在Au/PC膜中。使用PVA/H2SO4作为固态凝胶电解质，所获得的PANI纳米管阵列膜可以直接用作柔性全固态超电容器的电极。制备的超级电容器可以达到237.5mF cm-2的最大面积比电容。在电流密度为1.0mA cm-2的条件下经过2000个循环，仍保持初始电容值的95.2％，这显示其优异的循环稳定性。除此之外，所制备的超级电容器能够成功点亮LED灯，证明了其潜在的实际应用价值。
　　2.通过简单的电沉积方法成功获得了MnO2多孔纳米线。所获得的基于MnO2多孔纳米线的薄膜用作电极材料，用PVA/LiCl作粘合剂和固态电解质以构建超级电容器，其面积比电容可以达到44.6mF cm-2。该超级电容器同时表现出了优异的柔性和良好的稳定性,而且可以点亮LED灯。这些结果表明，基于MnO2多孔纳米线的柔性电极对于在高性能超级电容器器件中的应用是非常有前景的。
　　3.通过一步电沉积方法制备了用不同的酸介质和表面活性剂掺杂的PEDOT纳米管.所构建的超级电容器面积比电容可达到113.5mF cm-2。在2000次循环后，其电容值几乎保持初始电容值的95.5%，显示出了优异的循环稳定性。制备出来的柔性全固态超级电容器可以点亮LED灯，以用来满足微电源的实际应用。凭借显著的性能，该设备可以成为柔性和便携式/可穿戴电子设备能量存储系统的最有前景的候选者之一。

目录

声明

第一章 绪论

1.1超级电容器

1.2 导电聚合物在超级电容器中的应用

1.3 金属氧化物在超级电容器中的应用

1.4 本论文的研究思路和主要研究内容

第二章 模板电沉积法制备聚苯胺有序纳米管阵列及其在柔性全固态超级电容器的应用

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 电化学合成MnO2多孔纳米线及其在柔性全固态超级电容器的应用

3.1前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 电沉积法合成聚噻吩纳米管及其在柔性全固态超级电容器的应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利

致谢