纤维基柔性多孔储能材料的可控构筑及其电化学电容性能研究

基本信息
批准号:51402048
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:边绍伟
学科分类:
依托单位:东华大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:咸春颖,赵亚萍,许玲利,朱航悦,孙千惠
关键词:
电化学电容器石墨烯新能源材料纳米复合材料纺织纤维
结项摘要

Developing flexible electrochemical capacitor and electrode materials plays an important role in the development and application of wearable and portable electronic devices. This work focuses on the design and controlled-synthesis of flexible and porous textile/graphene/metal oxide electrode materials for electrochemical capacitors. The porous structure in textile fibers increases the electrolyte ions diffusion. Graphene with high specific surface area and electrical conductivity is used to contrast the three-dimensional conductive network on textiles. Graphene on textiles can effectively disperse metal oxide nanomaterials and further increase the contact surface between graphene sheets and metal oxides. The unique material structure effectively increases the conductivity of the composite electrode materials. The synergetic effect between the metal oxides and graphene greatly improve the specific capacitance, energy density and power density. This work will reveal the influence of material structure on the electrochemical performances by investigating the effect of dispersion state, composition, morphologies, pore structure and loading on the electrochemical performances. The effects of mechanical straining on the electrochemical performances of textile/graphene/metal oxide electrode materials will be studied. It will reveal the relationship between the mechanical properties and electrochemical performances. Revealing the correlation among textile, grapheme and metal oxides is critical for the design and synthesis of flexible energy storage materials with excellent performance.

具有优异电化学性能的柔性电化学电容器及其电极材料是柔性电子设备发展的重要基础。本项目以纺织纤维作为柔性储能材料的载体,可控构筑纺织纤维/石墨烯/金属氧化物柔性多孔电极材料。利用纺织纤维的多孔结构提高电解质离子的扩散性能。利用具有高比表面积和高导电性能的石墨烯构筑三维连续导电网络,分散金属氧化物,增加石墨烯/金属氧化物的接触界面,提高导电性能。利用金属氧化物膺电容和石墨烯双电层电容的协同作用提高电极材料的比电容、功率密度和能量密度。研究石墨烯和金属氧化物的分散状态、组成、形貌、多孔结构和负载量等因素对电化学性能的影响,揭示电极材料微观结构与电化学性能的关联规律。探究拉伸、折叠等外力作用对电化学性能的影响,揭示力学性能与电化学性能的关联规律。阐明纺织纤维、石墨烯和金属氧化物之间的协同储能机理,为柔性储能材料的发展提供实验基础和理论依据。

项目摘要

具有优异电化学性能的柔性电化学电容器及其电极材料是柔性电子设备发展的重要基础。本项目以棉和涤纶织物为柔性基底,通过对织物纤维表面修饰石墨烯壳层构筑三维连续导电网络,提高了织物材料的导电性能。以石墨烯/涤纶导电织物为基底,通过水热法和电化学沉积方法构筑了MnO2/石墨烯/涤纶和WO3/石墨烯/涤纶柔性复合织物电极材料。研究了金属氧化物的形貌、多孔结构和负载量对电化学性能的影响及作用规律。考察了折叠、拉伸和扭曲等外力作用对电极结构和电化学性能的影响,分析了力学性能与电化学性能的关联规律。在金属氧化物/石墨烯/织物柔性复合多孔电极材料研究的基础上,本项目研究适当拓展到导电高分子/石墨烯/织物柔性复合织物电极材料。系统研究了石墨烯导电网络结构、苯胺形貌、外力作用对电化学性能的影响与作用规律。本项目详细分析了织物基柔性电极材料微观结构与电化学性能的关联规律,初步揭示存在的协同储能机理,为柔性储能材料的发展提供实验基础和理论依据。. 在本课题的资助下,项目负责人以通讯作者在Electrochimica Acta, Chemistry-An Asian Journal和Journal of Colloid and Interface Science等国际期刊发表10篇论文。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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