多层次立体网结构的聚吡咯柔性超级电容器电极材料研究

基本信息
批准号:51703170
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:韦炜
学科分类:
依托单位:武汉纺织大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许杰,陈志军,王冰,邬淑芳,任倩,李芳颖
关键词:
柔性电极材料多层次立体网结构微纳米纤维聚吡咯喷雾聚合
结项摘要

The polyamide/copolyamide (PA/CoPA) micro- and nanofiber membranes were produced by bidirectional electrospinning. After heat treating process at a suitable heating temperature, the CoPA electrospun fibers were melt and bonded with the other fibers to generate stable three-dimensional network junction in the electrospun fiber webs. The mechanical performance of the resultant electrospun micro- and nanofiber membrane was increased significantly due to the appearance of junctions. The poor mechanical performance of conventional electrospun fiber membrane was improved by generating the junctions between electrospun fibers. The polypyrrole nano particles were controllably prepared on the surface of micro- and nanofiber by mist polymerization, to form PPy micro- and nanofiber flexible electrode materials with hierarchical three-dimensional network structure, in which micro- and nanofiber net is as a flexible template and comb-like polycarboxylic acid surfactant is as the dopant and soft template. A flexible supercapacitor was fabricated with PPy micro- and nanofiber flexible electrode materials with hierarchical three-dimensional network structure as electrode materials. The charging/discharging performance of the flexible supercapacitor was investigated. Moreover, a novel method of constructing micro- and nanofiber membranes with the good mechanical performance will be established. The controlled growth of the electroactive conducting polymers on the surface of micro- and nanofiber will be investigated. The effects of the structures of PPy micro- and nanofiber flexible electrode materials and the composition and micro-morphology of the electroactive layer on the conductive and electrochemical properties of the electrodes will be explored. The fabrication of micro- and nanofiber membranes as cladding electrode substrate for the supercapacitor will be optimized. This investigation will offer a creative way to produce polypyrrole micro-and nanofiber membranes with hierarchical three-dimensional network structure as electrode materials for supercapacitor and have significant impact on the development of flexible energy-storage devices.

拟利用双向静电纺丝工艺,纺出尼龙/共聚酰胺(PA/CoPA)微纳米纤维膜。经热处理,低熔点CoPA纤维作为热熔粘合纤维,在纤维交叉处粘合加固纤维网,形成稳定的立体网结构,克服了一般电纺纤维膜因无粘合加固点而强度低的弊端。以此微纤维网为柔性模板,以梳状聚羧酸表面活性剂为掺杂剂和软模板,采用喷雾聚合方式,调控聚吡咯纳米颗粒在微纳米纤维表面上的形貌,构筑多层次立体网结构的聚吡咯柔性电极材料。并以此为电极材料组装柔性超级电容器,研究其充放电性能。研究工作包括:设计制备高强微纳米纤维膜的新方法,系统研究导电聚合物在微纳米纤维上的生长控制过程,揭示聚吡咯微纳米纤维柔性电极材料的物理化学结构、组成和微观形貌对其导电性能和电化学性能的影响规律,探索、优化微纳米纤维膜为基材的电容器组装工艺。课题的开展将为以多层次立体网结构的聚吡咯柔性电极作为超级电容器电极材料的制备提供一种新思路,对发展轻薄、柔性储能意义。

项目摘要

目前将计算机技术、网络信息技术等技术和纺织品结合的可穿戴电子智能服装被认为是未来纺织品高端化、智能化的发展方向。要实现这样可穿着的智能服装,柔软、轻质的换能/储能装置是必不可少的。但传统的换能/储能装置体积大和质量重,难以满足智能纺织品的应用需求。因此,发展轻薄的柔性换能/储能器件,对制造出可穿戴电子智能服装具有重要的意义。超级电容器一直被认为是最具前景的储能装置。电容器的性能,主要取决于其电极材料的性能。提高电极材料的电导率和比表面积,有助于增加电极/电解质的接触面积,增大其活性区域、降低离子迁移扩散的距离,从而有效地提高电极材料的比容量。本项目以此为出发点,研究了以纳米纤维网为柔性模板构建多层次立体网结构的聚吡咯导电通路,获得具有高比容量的聚吡咯柔性超级电容器用电极材料。进而以此为电极材料,进行柔性超级电容器的组装,研究其充放电性能,获得了高性能的柔性储能器件。基于多层次结构聚吡咯电极材料组装的柔性固态超级电容器,具有高容量、质量轻、柔性可弯曲和循环稳定性好的特点,为发展适于可穿戴电子智能产品的柔性储能设备奠定理论和应用基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

韦炜的其他基金

相似国自然基金

1

双阴离子协同掺杂聚吡咯基宽电压窗口超级电容器电极材料

批准号:51703050
批准年份:2017
负责人:方岩
学科分类:E0309
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于三维聚吡咯微电极阵列结构的MEMS微型超级电容器研究

批准号:50905096
批准年份:2009
负责人:王晓峰
学科分类:E0512
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
3

氧化锰多层次纳米结构超级电容器电极材料的研究

批准号:50972115
批准年份:2009
负责人:戴英
学科分类:E0208
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
4

聚吡咯/取向碳纳米管构建柔性超级电容器的结构设计和性能研究

批准号:51603038
批准年份:2016
负责人:翁巍
学科分类:E0310
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目