石墨烯超級電容器巨觀體電極的可控組裝及性能調控

《石墨烯超級電容器巨觀體電極的可控組裝及性能調控》是依託南開大學，由牛志強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：石墨烯超級電容器巨觀體電極的可控組裝及性能調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：牛志強
• 依託單位：南開大學

中文摘要

通過有效控制單層石墨烯間不同相互作用力，實現其在各個尺度下的可控組裝，製備具有多孔空間構型穩定但可調的石墨烯一維纖維、二維薄膜、三維塊體材料，實現石墨烯單元自身優異性質從微觀到巨觀的有效轉移，探索贗電容納米材料可控摻雜石墨烯巨觀體提高其性能的新方法，建立石墨烯巨觀體組分、微結構與性能之間的關係，實現石墨烯巨觀體性能的調節和最佳化。直接利用不同維數石墨烯巨觀體作為電極，組裝具有“柔性、可穿戴、可拉伸”等特點的新型超級電容器，深入了解石墨烯巨觀體結構和器件構型設計對超級電容器在不同狀態下性能的影響，從而最佳化石墨烯巨觀體結構和超級電容器器件構型，推動新型超級電容器的升級和改造。實現不同物理和電化學測試方法實時檢測石墨烯巨觀體電極在充放電過程的結構與物性變化，建立不同條件下石墨烯巨觀體電極在充放電過程中的化學熱力學和化學動力學過程。

結題摘要

隨著電子技術的發展，攜帶型電子器件在不斷小型化、輕量化，為了匹配這些新型電子器件，獲得自供電的柔性電子系統，開發高性能柔性儲能器件勢在必行。本項目以石墨烯為研究對象，利用不同方法有效控制單層氧化石墨烯間相互作用力，發展了金屬還原自組裝、水熱自組裝和冷凍乾燥等製備石墨烯及其複合物薄膜的策略，獲得了力學、電學和電化學性能兼備的石墨烯泡沫、石墨烯多孔薄膜、石墨烯與電解質和金屬氧化物的複合物薄膜、石墨烯及其複合物的微結構薄膜等柔性石墨烯電極，並研究了其自組裝機理，實現了石墨烯與贗電容材料的協同效應的調控和最佳化，揭示了柔性石墨烯電極的構效關係，基於製備的不同石墨烯巨觀體柔性電極，設計組裝了薄膜和微結構柔性超級電容器，實現了器件的全固態一體化設計，器件獨特結構使其在彎曲180度時仍能保持電化學性能穩定。基於複合物薄膜的柔性超級電容器在未來可穿戴電子設備中會有較大的套用前景。