| 水系锌离子混合电容器及其柔性器件的构筑和性能研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 赵攀 | |
| Thesis Advisor | 阎兴斌 ; 薛旭金 |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工程硕士 |
| Degree Discipline | 材料工程 |
| Keyword | 三维多孔活性炭，锌离子混合电容器，能量密度，柔性可穿戴，机械稳定性 Three−dimensional porous activated carbon, Zinc ion hybrid capacitor, Energy density, Flexible/Wearable, Mechanical stability |
| Abstract | 高能量密度锂离子电池目前已经商业化，但其安全性以及高成本问题限制了其进一步发展。因此，寻求低成本安全的电化学储能器件来代替现有的锂离子电池至关重要。由于锌金属具有化学稳定性高、成本低、理论容量大等优点，锌基器件在电化学储能领域具有巨大的潜力。锌离子混合电容器由于结合了电池的高能量密度和电容器的高功率密度，以及其水系电解液具有高导电性、安全环保等优点，有望被大规模应用于电子产品中，特别是在近年来快速发展的柔性、可穿戴电子产品领域。其中纤维储能器件由于其体积小、重量轻和高灵活性而被广泛研究和大力发展。然而，目前发展纤维储能器件的关键挑战是如何制造出兼具优异电化学性能和高度可变形的、耐用的器件。因此，将锌离子混合电容器制备成纤维储能器件，即可满足可穿戴电子产品对于高安全性、高电化学性能以及柔性可变形储能设备的需求。 本文主要聚焦在通过碳材料的形貌和结构调控，完成锌离子混合电容器（ZIHC）的性能优化。此外，我们将该ZIHC应用于柔性纤维器件中，探究其性能。具体的研究内容包括以下两个方面： （1）以乙二胺四乙酸（EDTA）四钠盐水合物为原料，通过高温煅烧的方法，制备了一种三维网状结构的活性炭材料（3DAC），该材料具有大量的介孔结构，比表面积高达2854.07 m2•g−1。将3DAC做正极，Zn片做负极组装了锌离子混合电容器。该混合电容器表现出了优异的性能，在功率密度为390 W•kg−1时能量密度下达到了164 Wh•kg−1；并且在9.3 kW•kg−1的大功率密度下，仍能提供74 Wh•kg−1的能量密度。此外，该器件具有良好的循环稳定性，在10 A•g−1的大电流密度下循环20000圈后，容量保持率为90%。 （2）选取导电性能高、柔性好、机械性能强的碳纳米管（CNT）纤维作为集流体和导电基底。以3DAC@CNT做正极，Zn@CNT做负极，组装了一个工作电压为1.6 V的线型锌离子混合电容器。该器件展示出了38.6 mWh•m-3的高体积能量密度以及750.3 mW•cm-3的高体积功率密度，同时拥有出色的循环性能（循环4000次后，容量保持率为85%）。探究其机械性能发现，该器件在各种弯曲状态下容量几乎不变，并且在弯曲4000次后仍有85.6%的容量保持率。 |
| Other Abstract | 无 |
| Pages | 76 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/26397 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 赵攀. 水系锌离子混合电容器及其柔性器件的构筑和性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学. |
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| 202042赵攀.pdf（3776KB） | 学位论文 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | ||
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