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《浙江大学》 2015年
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基于石墨烯纸的超级电容储能特性研究

祝伟光  
【摘要】:超级电容器是一种新型的电化学储能元件,拥有着比锂离子电池更高的功率密度和循环寿命,而被广泛研究。石墨烯纸具有良好的自支撑能力及导电性,在作为超级电容器电极材料时,不再需要粘结剂和导电剂的加入,正成为当今的超级电容器电极材料的研究热点。 本文首先采用化学还原法制备了石墨烯,并利用真空抽滤法得到石墨烯纸,然后对其进行超级电容储能性能测试分析,发现在较低的扫速下,该种石墨烯纸表现出了良好的电容性能。在水系电解液中测得10mVs-1时的比电容达到了150Fg1。但是,随着扫速的增大,表现出了明显的电容衰减,在1000mV S-1时,比电容只有71.5F g-1。这说明真空抽滤得到的石墨烯纸内部石墨烯片的紧密堆叠,降低了石墨烯纸的比表面积利用率,而影响了其电容性能。 针对化学还原石墨烯纸堆叠紧密的不足,提出了以常压直流辉光放电扫描正柱区等离子体还原得到石墨烯纸(P-rGO)的方法。经材料表征发现,P-rGO具有良好的孔隙结构,拥有大量的开放性通道,且具有优异的流体渗流性能。相比于传统化学法制备的石墨烯纸(C-rGO),拥有着更大的比电容,在有机体系测试得到,10mV s-1时P-rGO的比电容为181.4F g1,而传统方法制备的石墨烯纸只有为120F g-1。P-rGO还表现出了更好的倍率性能。当电流密度从1A-1增加到50A g-1时,P-rGO的比电容从162F g-1只降到125F g-1,比电容的保持率为77%,而传统方法制备的石墨烯纸的比电容保持率只有18%,要远远小于P-rGO。 为了获得高倍率性能的石墨烯纸超级电容器,利用垂直石墨烯的高导电率及多暴露边缘等特点,对集流体与活性材料之间进行桥接,可为集流体和活性材料界面之间提供大量的接触点,从而减少了该界面间的电荷传输路径,减小了界面的接触电阻。结果显示,通过垂直石墨烯桥接集流体与活性材料的石墨烯纸超级电容器拥有良好的倍率性能,当扫速从20mV s-1增加到1000mV s-1,依然能够保持约90%的比电容。且当电流密度达到600A g-1时,可以获得超高的功率密度为112.6kW kg-1,同时仍能保持130F g-1的高比电容值。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM53

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郭亚楠;湿度敏感可伸缩导线与石墨烯纸的制备与应用[D];青岛大学;2018年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 祝伟光;基于石墨烯纸的超级电容储能特性研究[D];浙江大学;2015年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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