1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类社会的发展，人们对于储能的装置要求也越来越高，而鉴于电容器独立的特性及其发展，其在高比功率，长的循环使用寿命等方面具有明显的优势，在一些要求有大电流快速充放电的领域有所应用。而另一方面，伴随着电子元器件微型化的发展，储能器件的微型化发展也是顺应时代要求。而超级电容器作为其中的一种，单位面积负载量、面积比容量等性能的提高成为其发展的目标。

作为一种新型的储能器件，超级电容器具有众多优点，与电池相比，其具有较低的能量密度，但其功率密度较高；与普通电容相比，其具有较低的功率密度，但能量密度较高。超级电容器的主要构件为双电极，电解质和电极基底材料集流体。目前根据其工作原理可大致分为三种，电化学双电层电容器（edlc）、法拉第赝电容器（fpc）以及混合杂化型电容器（hsc）。edlc是通过形成电极界面双点层来储存能量，fpc通过电极表面欠电位吸附/脱附或快速氧化还原过程来进行能量和电荷的存储，hsc则是巧妙的将两者结合起来来达到非常高的性能。

而在超级电容器的发展中，平面可卷曲的电容器设计成为实际应用中一个很值得努力的方向，因而我们选择在pet的基片上电镀电极来对进行这次探讨。其中电极材料和集流体材料的选择，电极的配置设计，电解液的选择设计，乃至于在电极材料的比表面积上发力探索，都能成为改进性能的影响因素。目前比较突出的电极材料包括碳材料，金属氧化物材料，导电聚合物材料以及符合电极材料，其突出要求是导电性好以及比表面积大。电解质的要求除了高电导外，还需要无毒无害，化学稳定性好，分解电压高，适用温度区间大，根据物理状态可分为液态电解液，凝胶电解液和固态电解液。三者在满足电导性能和实际使用保存上各有优缺点。

2. 研究的基本内容与方案

在对材料的设计选择上，集流体的材料需要考虑优良的导电特性以及在这个思路里的可操作性，我们选择ni作为多孔的对象。在电极材料上面，mno2作为典型的金属氧化电极材料，过渡金属氧化物在活性物质表面可以很快的发生可逆的氧化还原反应，进而具备了较高的比容量，所以也成为了我们选择的对象。
在制备多孔集流体的过程中，考虑到直接在平面叉指上覆盖上多孔的集流体材料可能会不牢靠或者接触不好，因而先pvd（物理气相沉积）蒸上一层设定的金属cr和ni（前者有较好的附着力与导电性），再在ni层上通过电镀的方式覆盖上镍铜合金，加以反向电压刻蚀掉铜即可获得多孔的镍集流体。而在制备电极的过程中，可再次选择电沉积的方式把mno2沉积到之前做好的集流体上，其中可能会发生电化学反应。

最后则是对多孔结构的表征以及相应的平面微型电容器进行性能表征，包括sem测试多孔貌，cv、gcd等测试电容器的性能。

3. 研究计划与安排

第1-5周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第6-12周：按照设计方案，制备不同孔隙率的三维镍基底，优化电极材料的电沉积工艺参数。

第12-15周：采用扫描电镜、微区拉曼、循环伏安、恒流充放电等测试技术对电极材料与集流体的物相、显微结构和电化学性能进行系统测试和表征。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kyeremateng n a, brousse t, pech d. microsupercapacitors as miniaturized energy-storage components for on-chip electronics[j]. nature nanotechnology, 2017, 12(1): 7-15.

[2]su z, yang c, xie b, et al. scalable fabrication of mno 2 nanostructure deposited on free-standing ni nanocone arrays for ultrathin, flexible, high-performance micro-supercapacitor[j]. energy amp; environmental science, 2014, 7(8): 2652-2659.

[3] li y q, li j c, lang x y, et al. lithium ion breathable electrodes with 3d hierarchical architecture for ultrastable and high‐capacity lithium storage[j]. advanced functional materials, 2017.