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基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器

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巫梦丹, 周胜林, 叶安娜, 王敏, 张晓华, 杨朝晖. 2019: 基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器, 物理学报, 68(10): 274-283. doi: 10.7498/aps.68.20182288
引用本文: 巫梦丹, 周胜林, 叶安娜, 王敏, 张晓华, 杨朝晖. 2019: 基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器, 物理学报, 68(10): 274-283. doi: 10.7498/aps.68.20182288
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Wu Meng-Dan, Zhou Sheng-Lin, Ye An-Na, Wang Min, Zhang Xiao-Hua, Yang Zhao-Hui. 2019: High-voltage flexible solid state supercapacitor based on neutral hydrogel/carbon nanotube arrays, Acta Physica Sinica, 68(10): 274-283. doi: 10.7498/aps.68.20182288
Citation: Wu Meng-Dan, Zhou Sheng-Lin, Ye An-Na, Wang Min, Zhang Xiao-Hua, Yang Zhao-Hui. 2019: High-voltage flexible solid state supercapacitor based on neutral hydrogel/carbon nanotube arrays, Acta Physica Sinica, 68(10): 274-283. doi: 10.7498/aps.68.20182288
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基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器

  • 苏州大学物理科学与技术学院软凝聚态物理及交叉研究中心,江苏省薄膜重点实验室,苏州 215006

High-voltage flexible solid state supercapacitor based on neutral hydrogel/carbon nanotube arrays

  • 摘要: 随着科技发展和时代进步,发展质轻便携、安全环保的高性能储能器件变得日趋重要,对柔性固态超级电容器的研究也应运而生.柔性电极材料及电解质的选用是设计柔性固态超级电容器的关键因素,近年来一直是研究的热点.考虑到环境污染及实际需求问题,本文采用中性凝胶电解质对具有高比表面积、良好导电性及取向性的碳纳米管阵列进行包埋处理,所形成的柔性复合薄膜作为电极材料,设计制备三明治结构的柔性超级电容器件.通过改变凝胶电解质中所加入的无机盐电解质种类,调控器件的电化学储能性质.最终在聚乙烯醇PVA-NaCl作为凝胶电解质时,整个器件比容量最高达104.5 mF·cm-3,远高于有机离子凝胶与碳管阵列形成的复合器件以及无规分布的碳纳米管与水凝胶形成的复合器件,同时获得了0.034 mW·h·cm-3的最大能量密度,并且具有良好的倍率性能、循环稳定性及抑制自放电的效果,并在高电压1.6 V下依然保持良好的化学稳定性.这种中性凝胶/碳管阵列复合超级电容器件不仅满足了绿色安全、柔性便携的要求,未来在医学可植入器件等领域也具有很好的应用前景.
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出版历程

基于中性水凝胶/取向碳纳米管阵列高电压柔性固态超级电容器

  • 苏州大学物理科学与技术学院软凝聚态物理及交叉研究中心,江苏省薄膜重点实验室,苏州 215006

摘要: 随着科技发展和时代进步,发展质轻便携、安全环保的高性能储能器件变得日趋重要,对柔性固态超级电容器的研究也应运而生.柔性电极材料及电解质的选用是设计柔性固态超级电容器的关键因素,近年来一直是研究的热点.考虑到环境污染及实际需求问题,本文采用中性凝胶电解质对具有高比表面积、良好导电性及取向性的碳纳米管阵列进行包埋处理,所形成的柔性复合薄膜作为电极材料,设计制备三明治结构的柔性超级电容器件.通过改变凝胶电解质中所加入的无机盐电解质种类,调控器件的电化学储能性质.最终在聚乙烯醇PVA-NaCl作为凝胶电解质时,整个器件比容量最高达104.5 mF·cm-3,远高于有机离子凝胶与碳管阵列形成的复合器件以及无规分布的碳纳米管与水凝胶形成的复合器件,同时获得了0.034 mW·h·cm-3的最大能量密度,并且具有良好的倍率性能、循环稳定性及抑制自放电的效果,并在高电压1.6 V下依然保持良好的化学稳定性.这种中性凝胶/碳管阵列复合超级电容器件不仅满足了绿色安全、柔性便携的要求,未来在医学可植入器件等领域也具有很好的应用前景.

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