具有柔韧性的碳基材料电极在超级电容器中的应用

基本信息
批准号:21501149
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:杨焕平
学科分类:
依托单位:浙江科技学院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:潘卫清,张初航,熊必涛,刘继磊
关键词:
碳纳米管3维超级电容器柔韧的石墨烯泡沫
结项摘要

Lightweight and flexible is the important development trend of portable electronic products. Folding or flexible portable electronic products in the near future is likely to be affected greatly and even changed the human way of life. Energy storage device is the core component of portable electronic products, thus can develop flexible high-performance energy storage devices, such as flexible lithium ion battery, flexible supercapacitor is one of the key to the flexible electronic products are widely used. This project aims to develop unique 3D carbon-based electrode supports and novel energy storage materials, with unique properties that are crucial for solving the grand challenges the flexible energy storage devices are facing now. Utilizing the critical complementary expertise of the team members, we will synthesis new type 3D active material@graphene foam/carbon nanotubes as electrode, also demonstrate the material's unique properties in high performance flexible energy storage devices, for flexible electronic applications. The fundamental electrochemistry governing electrochemical performance will be also explored in detail via in-situ Raman Spectroscopy and scanning electron microscope(SEM) /Transmission Electron Microscopy (TEM). The proposal will put us ahead of competition in energy storage systems and flexible electronics. This is a significant step to go beyond traditionally energy storage systems and engineering a class of flexible energy storage types that could find wide applications in flexible electronic fields.

轻薄化和柔性化是便携式电子产品的重要发展趋势。可折叠或可弯曲的便携式电子产品在不远的将来有可能极大地影响甚至改变人类的生活方式。储能器件是便携式电子产品的核心部件,因此能否开发出高性能柔性储能器件,如柔性超级电容器/锂离子电池,是柔性电子产品广泛应用的关键之一。本项目旨在开发具有独特属性的三维碳基电极支持的新型储能材料,此性能均一的材料是解决柔韧性储能装置所面临的重大问题的关键。利用团队成员中每个人的优势,我们将合成新型三维构架的活性物质@石墨烯泡沫/碳纳米管材料作为电极,实现性能均一的高性能柔韧的储能装置在柔韧的电子领域的应用。我们还将通过原位拉曼和SEM/TEM图像相结合的方法详细的研究整个电化学过程。本项目将使我们在储能材料领域和柔韧的电子材料领域处于竞争优势。这是超越传统的能源存储系统的一次重要的进步,使工程类柔性储能类型在柔性电子领域得到广泛应用。

项目摘要

获得柔性储能装置的一个关键挑战在于,选择制备多功能可变形高能量密度的电极材料。柔性电极材料通常含各种功能材料合成。柔性导电基板上的有机或无机材料在构建时不含粘合剂和导电添加剂。碳基功能材料是制备各种柔性电极的首选材料,如碳纳米管网络(CNT)、石墨烯纸、碳布和其它导电纸(例如纤维素、纺织品等)。其中,理论计算预测碳纳米管与石墨烯共价键合。在不牺牲继承性的前提下,可以在三维空间中获得优越的性能刨床和轴向性能。这种混合结构应该是对许多应用特别感兴趣,尤其是在微电子领域的应用。本项目通过对不同碳材料基地的研究,最终确定使用化学气相沉积原位生长的泡沫石墨烯/碳纳米管的基底具有柔性电极材料的有点,不仅具有良好的导电性,大比表面积,独特的异质电子转移电荷载流子速率,电化学稳定性也特别好。通过对超级电容器的电化学机理研究表明不含粘合剂和导电添加剂的电极材料与吸附金属氧化物之间有良好的协同作用,电极材料的物理/化学稳定性良好,是柔性储能装置的有效支架并表现出增强的电化学性能。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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