摘要: 超级电容器作为一种新型储能器件，由于功率密度高，循环寿命长，充电时间短等优点而成为了研究的热点。同时，随着可穿戴和便携式电子设备的快速发展，柔性超级电容器已经引起了人们广泛的关注。而柔性超级电容器的性能主要取决于电极材料，因此，制... 展开 超级电容器作为一种新型储能器件，由于功率密度高，循环寿命长，充电时间短等优点而成为了研究的热点。同时，随着可穿戴和便携式电子设备的快速发展，柔性超级电容器已经引起了人们广泛的关注。而柔性超级电容器的性能主要取决于电极材料，因此，制备出具有优异的电化学性能与柔韧性的超级电容器电极材料十分有意义。本论文的主要研究内容包括: (1)首先，将氧化石墨烯溶液，碳纳米管与尿素三种原料注入到玻璃毛细管中，通过简单的水热反应制备出氮掺杂石墨烯/碳纳米管(N-rGO/CNTs)纤维，并且与未添加碳纳米管与尿素制备出的rGO纤维进行性能对比。同时，通过改变尿素的添加量，探究最合适的氮掺杂量。在0.5A cm-3的电流密度下，rGO纤维和N-rGO/CNTs纤维的比电容分别为63.1F cm-3和154.1F cm-3，N-rGO/CNTs纤维在5000次充放电循环后电容保持率为94.8％。 (2)其次，为了进一步提高N-rGO/CNTs纤维的电化学性能，将纤维浸入到KMnO4溶液中，并在80℃下反应不同时间，通过氧化还原反应在纤维表面生长不同量的MnO2，从而成功制备出了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/二氧化锰(N-rGO/CNTs/MnO2)纤维。N-rGO/CNTs/MnO2-2h纤维在0.5A cm-3电流密度下展现出367.7Fcm-3的高比电容，在5000次充放电循环后电容保持率为92.2％。 (3)最后，使用PVA-LiCl凝胶电解质将两根N-rGO/CNTs/MnO2-2h纤维电极平行组装成柔性全固态超级电容器器件，超级电容器器件展现了优异的电化学性能，高的柔韧性和机械稳定性。超级电容器器件在0.5Acm-3电流密度下展示出68.5F cm-3的比电容和5.9mWh cm-3的高能量密度，在5000次充放电循环后保持原有电容的86.7％。超级电容器器件可以在0-120°角度范围内进行弯曲，并且在90°下重复弯曲500次后，器件的电容仅降低3.1％，展现出了作为柔性储能设备的巨大潜力。 收起