摘要
纤维状超级电容器（FSC）因其高功率密度、长循环寿命等优势而备受关注，但存在能量密度偏低的问题，本论文针对其目前存在的不足，基于混合电容器可兼具高能量密度和高功率密度的设计思路，通过赝电容材料增强的纤维状柔性电极，并将其组装成为准固态柔性纤维状锌离子混合电容器（QFFZIHSC）。实验中分别选用柔性碳纤维绳（CFY）和不锈钢纱线（SSY）为集流体，采用电化学沉积法和水热法在集流体表面制备导电聚合和金属氧化物等赝电容材料，对制备获得的电极和器件进行结构和性能分析。论文主要内容如下： （1）采用水热法制备LiV4O10·1.8H2O（CFY@LiV4O10·1.8H2O）包覆碳纤维绳电极，研究了水热时间对电极形貌和电化学性能的影响。结果表明，水热时间6h时，获得的电极LHV-6具有最佳的电化学性能。以LHV-6电极为正极，表面电化学沉积了Zn的碳纤维绳为负极（CFY@Zn），聚丙烯酰胺/ZnSO4（PAM/ZnSO4）凝胶为电解质，组装为QFFZIHSC，该电容器工作电压达1.5V，最高比容量2.20mAh/cm2，最大能量密度为1.65mWh/cm2，1000次充/放电循环后电容保持率为85.9%，2000次弯折后电容保持率为84.5%。 （2）采用电化学沉积法制备不锈钢纱线@聚吡咯（SSY@PPy）电极，研究了电化学沉积时间对PPy电极形貌和电化学性能的影响。结果表明，在1.5V恒压下沉积时间为70min，获得的SSY@PPy-70电极的电化学性能最佳。以SSY@PPy-70电极为正极，Zn丝作为负极，明胶/ZnSO4凝胶作为电解质组装成QFFZIHSC。该电容器工作电压达1.8V，最高比容量为43mAh/g，最大能量密度为38.7Wh/kg，1000次充/放电循环后仍具有83%的电容保持率，在1000次弯折后仍具有88.4%的电容保持率。 （3）采用两步电化学沉积法制备出被聚4-氨基苯酚(PPAP)和聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)包覆的碳纤维绳电极（CFY@PEDOT@PPAP），研究不同沉积时间的PEDOT与对电极电化学性能的影响。结果表明，PEDOT沉积时间为16min时，获得的CFY@PEDOT@PPAP-16电极具有最佳的电化学性能。以CFY@PEDOT@PPAP-16为正极，CFY@Zn为负极，PAM/ZnSO4凝胶作为电解质，组装成QFFZIHSC。该电容器工作电压达1.8V，最大比容量为222.9mAh/g，最大能量密度为180.5Wh/kg，3000次充/放电循环后具有54%的电容保持率，1000次弯折循环仍有60.4%的电容保持率。
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