基于三聚氰胺海绵可压缩电极的制备及其电容性能研究.pdf

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1、硕士学位论文基于三聚氰胺海绵可压缩电极的制备及其电容性能研究FABRICATIONOFCOMPRESSIBLEELECTRODESBASEDONMELAMINEFOAMANDTHEIRSUPERCAPACITORPROPERTIES刘杨哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类号：621.355密级：公开工学硕士学位论文基于三聚氰胺泡沫可压缩电极的制备及其电容性能研究硕士研究生：刘杨导师：袁国辉教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨

2、工业大学ClassifiedIndex:TM912.9U.D.C:621.355DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFABRICATIONOFCOMPRESSIBLEELECTRODESBASEDONMELAMINEFOAMANDTHEIRSUPERCAPACITORPROPERTIESCandidate：LiuYangSupervisor：Prof.YuanGuohuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEng

3、ineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超级电容器作为可形变电子产品不可缺少的组成部分，往往要求其具有柔性、可折叠、可伸缩和可压缩的形变能力，开发具有可压缩性的超级电容器有重要的意义。可压缩超电容器目前最大的研究难点是如何在力学形变状态下保持稳定的电化学性能

4、。本研究以三聚氰胺海绵作为可压缩电极的支撑体可以为电极提供足够的机械性能，同时在海绵网络表面负载活性物质满足高容量的需求，制备得到了兼具高可压缩性和高电化学性能的可压缩超级电容器电极材料。本论文的主要研究内容和成果如下：一、选用电导率高的碳纳米管对三聚氰胺海绵基底先进行导电化处理，以确保电极良好的导电性。利用碳纳米管与高锰酸钾之间的化学反应在导电海绵基底上负载高赝电容物质MnO2进一步提升电极的容量，通过X射线衍射和透射电子显微镜表征证明了MnO2的存在，在三电极体系下以Na2SO4作为电解液进行电化学测试获得MnO-12@CNTs海绵电极质量比电容

5、可达600Fg，同时也表现出良好的倍率和循环稳定性。最重要的是，三聚氰胺海绵支撑体在负载碳纳米管和MnO2后仍然具有较高的力学性能，并且在压缩状态下能保持稳定的电化学性能。二、利用原位化学氧化聚合法在三聚氰胺海绵表面直接负载聚吡咯，不仅能为可压缩电极提供良好的导电性，同时也具有较高的比电容。通过对单体添加量和聚合时间的优化，获得聚吡咯完全包覆的三聚氰胺海绵电极。对比聚吡咯海绵在不同电解液体系中的电化学性能发现在Na2SO4电解液中表现出的电化学性能最稳定，质量比电容可达257Fg-1。在力学测试中，聚吡咯海绵电极也表现出优异的压缩—回弹特性和稳定的电

6、化学性能。总结，本课题以三聚氰胺海绵为可压缩电极的基底，通过导电化处理后负载活性物质MnO2和直接原位聚合聚吡咯作为活性物质这两种研究策略制备得到了高性能的可压缩超级电容器电极材料，可以满足可压缩电容器力学性能要求的同时还能保证稳定的电化学性能，该方法为可压缩电极材料的制备提供了新的思路。关键词：可压缩电极；三聚氰胺海绵；二氧化锰；聚吡咯；超级电容器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSupercapacitor,asanindispensablecomponentofdeformableelectronicproducts,isof

7、tenrequiredtobeflexible,collapsible,scalableandcompressible.Itisimportanttodevelopsupercapacitorswithcompressibility.Atpresent,thebiggestbarrierofcompressiblesupercapacitorsishowtomaintainstableelectrochemicalperformanceundermechanicaldeformation.Inthethesis,themelaminefoamasco

8、mpressibleelectrodesubstratecanprovidesufficientmechan