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自顶向下制备基于V2O5/CNT的高性能非对称线状超级电容器
结题报告
批准号:
51702048
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
喻能
依托单位:
学科分类:
E02.无机非金属材料
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐英帅、马跃、刘鹏飞、朱挺茂
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中文摘要
针对非对称线状超级电容器存在的高比容量纤维电极制备复杂,正负电极的活性质量太少难以精确匹配以及复杂导线联结导致串并联器件可靠性低等问题,项目申请人提出了“自顶向下”制备高性能非对称线状超级电容器的思路,利用“刀切”技术将基于V2O5/碳纳米管(CNT)//石墨烯的“二维”平板全固态非对称超级电容器切割成“一维”线状全固态非对称超级电容器,一次性解决制备非对称线状超级电容器中的三个难题。在此基础上,为构造高能量密度和形变稳定的非对称超级电容器,拟改变V2O5的形貌和比例,探索V2O5/CNT自支撑电极性能调控的影响因素与机制;调控正负电极的质量比,揭示其对非对称超级电容器电化学性能的影响;考察静态/动态形变过程中线状超级电容器电化学稳定性,总结影响器件形变稳定性的因素。该项目的实施将有助于设计和制备高性能线状全固态非对称电容器,对构建新一代高性能可穿戴柔性储能器件提供重要参考。
英文摘要
A “top-down” idea is proposed to solve three difficulties with obtaining high performance asymmetric fiber supercapacitors: complex fabrication process of high specific capacitance fiber electrodes, hard to balance the charge quantity of positive and negative electrodes because of small mass loading, and less reliability induced by complex serial and parallel wire connection of devices. All these three problems can be facilely solved by a novel slicing method, through which a two dimensional tandem V2O5/carbon nanotube//grapheme supercapacitor is directly sliced into one dimensional asymmetric fiber supercapacitors. On the basis of this method, the electrochemical and mechanical performance of asymmetric fiber supercapacitors is to be enhanced by incorporation of V2O5 with different morphologies and mass ratios into carbon nanotube and exploring the influence factors and mechanism of performance in the V2O5/carbon nanotube film; tuning the mass ratio between the positive and negative electrodes and studying its relationship with the electrochemical performance of asymmetric fiber devices; investigating the stability of fiber device under static/dynamic deformation and summarizing the influences on the bending stability of fiber devices. This work is supposed to be beneficial for design and fabrication of high performance fiber supercapacitors and provides an important reference for building next-generation high performance wearable devices.
线状非对称超级电容器由于其在电子纺织品中的可穿戴性以及比对称型电容器具有更高的工作电压和能量密度,在未来可穿戴储能系统中具有巨大的潜力。然而,传统的线状超级电容器面临电极容量低和制备方法十分耗时或价格贵的难题。通过调节碳纳米管与活性材料的比例,提高活性材料的导电性和减少材料团聚,本项目利用抽滤法制备了V2O5•nH2O/CNTs 、MWCNT/MnO2、MWCNT/RGO@PPy等高比容量自支撑电极。通过将二维薄膜超级电容器切割成一维结构,提出了一种新颖的自上而下的方法来构建线状非对称超级电容器。使用这种切割方法,可以在短的时间内以较低的成本建造和扩大所需尺寸的线状非对称超级电容器。此外,分别通过切割堆叠的薄膜超级电容器和切割不同宽度的电容器来组装不需要外部电线连接的串并联线状非对称超级电容器。在完成项目研究内容的同时,我们进一步将线状非对称超级电容器进行了可拉伸和防水设计,为新一代可穿戴超级电容器的研究奠定基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.apsusc.2019.03.258
发表时间:2019-07
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:N. Yu;Li-xia Zou;Chong Li;Kai-min Guo
通讯作者:N. Yu;Li-xia Zou;Chong Li;Kai-min Guo
Hand-drawing patterned ultra-thin integrated electrodes for flexible micro supercapacitors
用于柔性微型超级电容器的手绘图案化超薄集成电极
DOI:10.1016/j.ensm.2017.10.009
发表时间:2018-03-01
期刊:ENERGY STORAGE MATERIALS
影响因子:20.4
作者:Guo, Kai;Wan, Yuhan;Li, Huiqiao
通讯作者:Li, Huiqiao
Highly Stretchable Waterproof Fiber Asymmetric Supercapacitors in an Integrated Structure
一体化结构的高拉伸防水纤维不对称超级电容器
DOI:10.1021/acsami.8b05676
发表时间:2018-06-13
期刊:ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:9.5
作者:Guo, Kai;Wang, Xianfu;Yu, Neng
通讯作者:Yu, Neng
DOI:10.1016/j.jallcom.2020.158476
发表时间:2021-04
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:N. Yu;Rundi Xiong;Yuying Wang;Chen Zhou;Yanpeng Li;C. Pang;Zhuyao Li;Lixia Zou;Kai-min Guo-Kai-m
通讯作者:N. Yu;Rundi Xiong;Yuying Wang;Chen Zhou;Yanpeng Li;C. Pang;Zhuyao Li;Lixia Zou;Kai-min Guo-Kai-m
Compact self-standing layered film assembled by V2O5•nH2O/CNTs 2D/1D composites for high volumetric capacitance flexible supercapacitors
V2O5·nH2O/CNTs 2D/1D 复合材料组装的紧凑自支撑层状薄膜,用于高容量柔性超级电容器
DOI:10.1007/s40843-018-9386-8
发表时间:2019-07-01
期刊:SCIENCE CHINA-MATERIALS
影响因子:8.1
作者:Guo, Kai;Li, Yiju;Li, Huiqiao
通讯作者:Li, Huiqiao
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