3D碳网络/高载量活性物质复合柔性电极及其超电容性能

清华大学优秀博士学位论文系列丛书。

柔性超级电容器可为可穿戴电子产品供应能量。本书涵盖柔性超级电容器的基本设计理念、性能评价方法和优化策略，从结构组成、电化学行为、机械柔性角度总结了线性、薄膜和三维宏观体柔性超级电容器及对应电极的研究现状，闸明了制约柔性超级电容器储能密度的关键因素，重点介绍了如何基于柔性电极内部基底活性化、活性基底与赝电容材料的界面耦合、电化学活性物质的立体式分布设计等策略实现电化学性能优异、可变形能力强的柔性电极。本书可作为电化学储能专业领域研究人员的参考书籍，也可供对可穿戴储能设备感兴趣的读者阅读。

董留兵，博士，2011年6月本科毕业于西安建筑科技大学材料科学与工程学院，2014年1月硕士毕业于天津大学材料科学与工程学院，2018年1月获清华大学材料学博士学位。致力于新型电化学储能体系及相关电极材料的研究，主要包括多价态离子（如Zn2+）混合电容器、柔性超级电容器以及可充电水系锌离子电池。

第1章绪论
1.1课题研究背景及意义
1.2超级电容器简介
1.3柔性超级电容器的发展及研究现状
1.3.1纤维状柔性电极和超级电容器
1.3.2薄膜式的柔性电极和超级电容器
1.3.33D多孔柔性电极和相应的超级电容器
1.4柔性超级电容器及柔性电极研究存在的不足
1.5本课题的提出及研究思路和内容
第2章实验材料与研究方法
2.1原材料与实验设备
2.1.1主要原材料
2.1.2主要实验设备
2.2材料表征技术
2.2.1扫描电子显微镜
2.2.2透射电子显微镜
2.2.3热重分析
2.2.4比表面积分析仪
2.2.5X射线光电子能谱技术
2.2.6四探针电阻测试法
2.3超级电容器组装与测试方法
2.3.1扣式超级电容器的组装
2.3.2全固态柔性超级电容器的组装
2.3.3电化学测试技术
第3章基于活性碳纤维/纳米碳复合材料制备的柔性全碳织物电极
3.1引言
3.2试样制备与表征方法
3.3柔性全碳织物电极的基本物性
3.3.1柔性全碳织物电极的微观形貌
3.3.2柔性全碳织物电极的电学性能
3.3.3柔性全碳织物电极的比表面积和孔结构
3.4柔性全碳织物电极的电化学性能
3.5柔性全碳织物电极内部多尺度碳材料间的功能协同作用讨论
3.6基于柔性全碳织物电极组装的卷绕式超级电容器
3.7本章小结
第4章基于活性碳纤维/碳纳米管/二氧化锰复合材料同步制备柔性织物电极和纤维电极
4.1引言
4.2试样制备与表征方法
4.3柔性复合织物电极的基本物性与电化学性能研究
4.3.1活性碳布/碳纳米管全碳复合织物的基本物性与电化学性能
4.3.2活性碳布/二氧化锰/碳纳米管复合织物的基本物性与电化学性能
4.3.3基于大厚度织物电极制备高能量输出的超级电容器
4.4基于织物电极“自上而下”制备高性能柔性纤维电极
4.5织物电极和纤维电极的机械柔性与形变失效分析
4.5.1电极的机械柔性表征
4.5.2电极弯曲变形过程中电化学性能衰减机理分析
4.6本章小结
第5章基于活性碳纤维/碳纳米管/聚苯胺复合材料制备多层级结构的柔性电极
5.1引言
5.2试样制备与表征方法
5.3多层级结构柔性织物电极的基本物性
5.4多层级结构柔性织物电极的电化学性能与储能机理
5.5柔性电极性能与内部多层级结构的关系讨论
5.6多层级结构柔性织物电极的机械柔性表征
5.7基于多层级结构柔性织物制备的厚电极和纤维电极
5.8本章小结
第6章基于纸质基底制备柔性薄膜式电极与器件的研究
6.1碳纳米管/二氧化锰/纸基电极制备可透气柔性超级电容器的研究
6.1.1引言
6.1.2试样制备与表征方法
6.1.3碳纳米管/二氧化锰/纸基电极的基本物化属性
6.1.4碳纳米管/二氧化锰/纸基电极的电化学性能与储能机理
6.1.5碳纳米管/二氧化锰/纸基电极的机械柔性
6.1.6可透气柔性超级电容器的组装与性能
6.1.7本节小结
6.2兼具有高面积比电容和优异倍率性能的柔性纸基电极的研究
6.2.1引言
6.2.2试样制备与表征方法
6.2.3碳纳米管-聚苯胺单层复合网络/纸基电极的基本物化属性
6.2.4碳纳米管-聚苯胺单层复合网络/纸基电极的电化学性能
6.2.5碳纳米管-聚苯胺多层复合网络/纸基电极的基本物化属性
6.2.6碳纳米管-聚苯胺多层复合网络/纸基电极的电化学性能
6.2.7纸基电极的电化学性能与微观结构关系研究
6.2.8碳纳米管-聚苯胺多层复合网络/纸基电极的机械柔性
6.2.9本节小结
第7章本书结论与研究展望
7.1本书结论
7.2研究展望
参考文献
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢