柔性钒氧化物纸的制备与性能研究开题报告
2021-02-25 13:09:06
1. 研究目的与意义(文献综述)
超级电容器是介于传统电容器和锂离子电池之间的一种储能装置,它除了具有功率密度高于后两者的优点之外,还具有循环寿命长、充放电速率快、温度范围广、环境友好等特性,可广泛应用于如动力电源、数码设备、军事装备中。
随着手机、智能手环等设备的普及,仅仅是便携已不能完全满足人们对储能设备的需要。柔性、可穿戴等功能正逐步成为高端产品的目标。要使得电子设备具有柔性、可穿戴等功能,为其提供能量的装置不仅要有优秀的电化学性能,更要在弯折、变形后仍能保持其电化学性能且使用安全。其中一种研究思路是采用具有柔性电极的超级电容器。
传统电容电极材料难以满足柔性、可穿戴等新要求,需要设计一种柔性电极材料让超级电容器在受到弯折、变形时仍能保持良好的电性能与安全性能。研究者针对此需求,在新的柔性电极材料研究方面做了一些工作,如:cui yi等人首先使用碳纳米管纤维制备了碳纳米管纸电极,其器件在连续弯曲和扭转状态(90°,180°)下,实现了几乎100%的电容保持率,并且能够回复到初始状态。yao wei等人采用mno2纳米线制备了纸电极,这种电极经历弯折、拉伸后无开裂,机械强度接近普通纸张,其比电容为118fg-1,而且循环性能优秀,1000次循环后容量仅仅衰减了4.7%。
2. 研究的基本内容与方案
研究基本内容:纸张具有质量轻、可折叠、有一定的强度等特点,其结构主要是由长纤维相互交叠在一起而形成的。借鉴其他研究人员的方法,我们模拟纸张的结构设计制备出一种纸电极。首先制备出钒氧化物超长纳米线干凝胶,得到钒氧化物纸电极,然后测试其基本物性与结构参数,并将其作为电极测试电化学性能,得到性能参数,最后对其作为电容器电极的结果做出解释与评价。
研究目标:制备钒氧化物纸电极,测试性能并进行结果讨论。
3. 研究计划与安排
第3-5周:按照设计方案,制备钒氧化物纳米线和纸。
第6-12周:采用XRD、SEM、EIS、CV等测试技术对材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试。
第13-14周:总结实验数据,完成并修改毕业论文。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] bae j, et al. (2011) fiber supercapacitors made of nanowire-fiber hybridstructures for wearable/ flexible energy storage. angewandte chemie international edition 50(7):1683-1687.
[2] liuw, song m-s, kong b, amp; cui y (2017) flexible and stretchable energystorage: recent advances and future perspectives. advanced materials 29(1):1603436.
[3] xuj, et al. (2014) synthesis andelectrochemical properties of graphene/v2o5 xerogels nanocomposites as supercapacitorelectrodes. solid state ionics 262:234-237.