纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (11): 35-40.doi: 10.13475/j.fzxb.20211111206
娄辉清1,2,3(), 朱斐超4, 李磊磊2, 丁会龙2, 普丹丹2, 王相飞2
LOU Huiqing1,2,3(), ZHU Feichao4, LI Leilei2, DING Huilong2, PU Dandan2, WANG Xiangfei2
摘要:
为提高纤维状超级电容器的电容性能,将碳纳米管(CNT)纤维进行阳极氧化预处理、金属化处理和电沉积聚苯胺后得到不同的电极材料,分别将CNT、CNT/聚苯胺(CNT-PANI)、CNT/阳极氧化/聚苯胺(CNT-O-PANI)、CNT/阳极氧化/金属化/聚苯胺(CNT-O-Ni-PANI)这4种电极材料组装纤维状超级电容器,并对其结构和电化学性能进行研究。结果表明:经过阳极氧化和金属化处理后,聚苯胺均匀、紧密地分散在碳纳米管纤维表面,并且无团聚、结块等现象;CNT-O-Ni-PANI电极材料制备的超级电容器具有优异的储能性能,其比电容和能量密度远高于其他3种电极材料;在1 A/g的电流密度下,其比电容和能量密度分别为357.8 F/g和178.9 W·h/kg;在10 mV/s的扫速下,其比电容高达1 246.3 F/g;采用CNT-O-Ni-PANI所制备的超级电容器稳定性能较好,在5 A/g的电流密度下,经过10 000次恒流充放电循环后,其电容保持率仍高达99.7%。
中图分类号:
[1] | LIU W, SONG M S, KONG B, et al. Flexible and stretchable energy storage: recent advances and future perspectives[J]. Advanced Materials, 2017, 29(1): 1-34. |
[2] | GAO L, ZHU C, LI L, et al. All paper-based flexible and wearable piezoresistive pressure sensor[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11(28): 25034-25042. |
[3] |
HE J, LU C, JIANG H, et al. Scalable production of high-performing woven lithium-ion fibre batteries[J]. Nature, 2021, 597: 57-63.
doi: 10.1038/s41586-021-03772-0 |
[4] | LI L, HAO M, YANG X, et al. Sustainable and flexible hydrovoltaic power generator for wearable sensing electronics-ScienceDirect[J]. Nano Energy, 2020, 72:1-6. |
[5] | PAN Z, YANG J, ZHANG Q, et al. All-solid-state fiber supercapacitors with ultrahigh volumetric energy density and outstanding flexibility[J]. Advanced Energy Materials, 2019, 9(9):1-7. |
[6] |
LEE Y G, LEE J, AN G H. Surface engineering of carbon via coupled porosity tuning and heteroatom-doping for high-performance flexible fibrous superca-pacitors[J]. Advanced Functional Materials, 2021, 31(48): 2104256.
doi: 10.1002/adfm.202104256 |
[7] |
RANDENIYA L K, BENDAVID A, MARTIN P J, et al. Composite yarns of multiwalled carbon nanotubes with metallic electrical conductivity[J]. Small, 2010, 6(16): 1806-1811.
doi: 10.1002/smll.201000493 pmid: 20665629 |
[8] |
XU G, ZHAO J, LI S, et al. Continuous electrodeposition for lightweight, highly conducting and strong carbon nanotube-copper composite fibers[J]. Nanoscale, 2011, 3(10): 4215-4219.
doi: 10.1039/c1nr10571j pmid: 21879118 |
[9] |
CAI Z, LI L, REN J, et al. Flexible, weavable and efficient microsupercapacitor wires based on polyaniline composite fibers incorporated with aligned carbon nanotubes[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2013, 1(2): 258-261.
doi: 10.1039/C2TA00274D |
[10] |
DONG L, LIANG G, XU C, et al. Multi hierarchical construction-induced superior capacitive performances of flexible electrodes for wearable energy storage[J]. Nano Energy, 2017, 34: 242-248.
doi: 10.1016/j.nanoen.2017.02.031 |
[11] |
ZHANG Z, WANG L, LI Y, et al. Nitrogen-doped core-sheath carbon nanotube array for highly stretchable supercapacitor[J]. Advanced Energy Materials, 2016, 7(5): 1601814.
doi: 10.1002/aenm.201601814 |
[12] |
LIU K, CHEN Z, LV T, et al. A Self-supported graphene/carbon nanotube hollow fiber for integrated energy conversion and storage[J]. Nano-Micro Letters, 2020, 12:64.
doi: 10.1007/s40820-020-0390-x pmid: 34138272 |
[1] | 王晨露, 马金星, 杨雅晴, 韩潇, 洪剑寒, 占海华, 杨施倩, 姚绍芳, 刘姜乔娜. 聚苯胺涂层经编织物的应变传感性能及其在呼吸监测中的应用[J]. 纺织学报, 2022, 43(08): 113-118. |
[2] | 聂文琪, 孙江东, 许帅, 郑贤宏, 徐珍珍. 柔性纺织纤维基超级电容器研究进展[J]. 纺织学报, 2022, 43(07): 200-206. |
[3] | 郭子娇, 李悦, 张瑞, 陆赞. 聚苯胺/Ti3C2Tx/碳纳米管复合纤维电极的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2022, 43(02): 74-80. |
[4] | 刘锁, 武丁胜, 李曼, 赵玲玲, 凤权. 水刺粘胶/聚苯胺复合纤维膜的制备及其吸附性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(08): 122-127. |
[5] | 叶成伟, 汪屹, 徐岚. 钴基分级多孔复合碳材料的制备及其电化学性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(08): 57-63. |
[6] | 周歆如, 周筱雅, 马咏健, 胡铖烨, 赵晓曼, 洪剑寒, 韩潇. 导电聚苯胺/聚氨酯泡沫的制备及其压力传感性能[J]. 纺织学报, 2021, 42(04): 62-68. |
[7] | 胡铖烨, 缪润伍, 韩潇, 洪剑寒, GIL Ignacio. 聚乙烯醇对芳纶复合纱聚苯胺导电层耐久性影响[J]. 纺织学报, 2020, 41(04): 91-97. |
[8] | 吴颖欣, 胡铖烨, 周筱雅, 韩潇, 洪剑寒, GIL Ignacio. 柔性可穿戴氨纶/聚苯胺/聚氨酯复合材料的应变传感性能[J]. 纺织学报, 2020, 41(04): 21-25. |
[9] | 邹梨花, 徐珍珍, 孙妍妍, 王太冉, 邱夷平. 氧化石墨烯/聚苯胺功能膜对棉织物电磁屏蔽性能的影响[J]. 纺织学报, 2019, 40(08): 109-116. |
[10] | 缪润伍, 金丽华, 魏祺煜, 韩潇, 洪剑寒. 多轴向导电芳纶增强复合材料及其电磁屏蔽性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(02): 100-104. |
[11] | 俞俭 逄增媛 魏取福. 聚苯胺/壳聚糖/羊毛复合织物导电性能及苯胺吸附分子模拟[J]. 纺织学报, 2018, 39(12): 95-100. |
[12] | 李清文 赵静娜 张骁骅. 碳纳米管纤维的物理性能与宏量制备及其应用[J]. 纺织学报, 2018, 39(12): 145-151. |
[13] | 韩潇 洪剑寒 惠林 史韩萍 金丽华. 导电涤纶纱连续制备工艺与性能[J]. 纺织学报, 2018, 39(02): 20-25. |
[14] | 洪剑寒 韩潇 陈建广 彭蓓福 苏敏 惠林 梁广明. 聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯胺复合导电纱的电学与力学性能[J]. 纺织学报, 2017, 38(02): 40-46. |
[15] | 李兰倩 卢明 刘一萍 谭炼 赵振云 刘祖兰 . 聚苯胺/蚕丝复合织物的制备及其pH值响应性[J]. 纺织学报, 2016, 37(4): 91-95. |
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