摘要：柔性超级电容器是一种具备高功率密度、长循环寿命、廉价以及安全的新型能源储存装置。随着柔性电子产品的...柔性超级电容器是一种具备高功率密度、长循环寿命、廉价以及安全的新型能源储存装置。随着柔性电子产品的发展,柔性超级电容器在柔性储能体系中有着巨大的应用前景。本论文系统的综述了超级电容的研究进展,并介绍了柔性电极在柔性超级电容器中的研究现状。本论文通过对双金属氧化物电极、多孔碳电极、自支撑碳泡沫电极的设计制备及其在柔性软包超级电容器、柔性全固态超级电容器和可压缩超级电容器中的应用展开了深入的研究,具体工作如下:（1）通过一种简单的电化学方法和热处理过程法,在柔性的泡沫镍基底上制备了无定型的蜂窝状NiMoO4超薄纳米片材料。这种直接生长的蜂窝状的纳米片结构具有相互连通的孔结构,可以有效的促进电解液的浸润、离子扩散,同时给电子提供了有效的传输通道。直接作为超级电容器电极表现出高的比容量(1 A g-1电流密度下1694 F g-1)、优异的倍率性能(50 A g-1电流密度下1220 F g-1)和循环稳定性（9000次循环以后保持92.7%）。此外,基于两片相同NiMoO4电极的柔性软包超级电容器在功率密度为500 W kg-1时能量密度可达54.5 Wh kg-1。（2）采用生物质废弃物柚子皮和商业的三聚氰胺为氮源,经过高温煅烧制备得到了一种新型的三维多孔氮掺杂碳材料。这种氮掺杂以及具备多级孔的特性使得材料具有更短的离子扩散途径,增大的电极-电解液接触面积和增强的电子导电性。电化学性能测试结果显示氮掺杂碳材料最大比容量可以达到321.7 F g-1以及优异的倍率性能和循环稳定性。将氮掺杂碳作为高性能负极材料与MnO2正极材料组成的全固态不对称超级电容器在功率密度为899 W kg-1时能量密度可高达82.1 Wh kg-1。此外,所组装的器件无论是在弯曲还是折叠状态都表现出优异的电化学稳定性。（3）报道了一种新型的具有高弹性和稳定性的氮掺杂碳泡沫材料,并应用于可压缩全固态超级电容器。得益于高的氮掺杂含量,所制备得到的氮掺杂碳泡沫材料具有非常优异的表面亲水特性。此外,该材料的最大压缩程度可以达到80%,且在压缩为55%程度下经过100次压缩循环之后无明显的体积变化。电化学测试结果显示,氮掺杂碳泡沫电极在电流密度为1 m A cm-2时面积比容量和质量比容量分别可以达到32 m F cm-2和52 F g-1。基于此电极组装的全固态超级电容器的最大压缩程度可以达到60%,且无电化学性能的衰减。（4）基于第五章的研究结果,我们采用商业的KMnO4作为刻蚀试剂和催化剂前驱体通过一种巧妙的刻蚀和催化过程制备高石墨化程度和更高比表面积的氮掺杂碳泡沫电极。该方法可以主要通过以下几方面来提升氮掺杂碳泡沫电极的电化学性能;1.采用KMnO4作为刻蚀试剂刻蚀碳材料前驱体,使得最终的产物具有更多的离子可吸附位点;2.KMnO4在高温煅烧过程中产生的MnO2会催化加速碳材料的石墨化程度,进而提升材料的电子导电性;3.微量的MnO2残余与提供额外的赝电容活性;4.多级的微孔、介孔、大孔分布有利于快速的电子传输和离子扩散,进而增加材料的倍率性能。更多还原显示全部
