石墨烯基微型超級電容器的研究.pdf

1、超級電容器具有功率密度大、可進(jìn)行大功率放電、環(huán)境友好等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域。隨著電子產(chǎn)品向微型化和便攜式方向的不斷發(fā)展，要求與之配套的電源體積小、功率密度大，而現(xiàn)有的超級電容器由于體積過大無法在這些微系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)供能，因此微型超級電容器備受關(guān)注。作為超級電容器的一個重要分支，電極材料及結(jié)構(gòu)對微型超級電容器的性能起到了決定性作用。碳材料具有良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)電能力，且成本低，是微型超級電容器最常用的電極材料。石墨烯的電學(xué)、力學(xué)特性很

2、好，且比表面積大，質(zhì)量一定的情況下有助于減小器件體積，在微型超級電容器的應(yīng)用中優(yōu)勢顯著。使用石墨烯作為電極材料時，多是將石墨烯直接涂在集流體上，這種方法中石墨烯與集流體之間的接觸電阻較大，影響了電容性能。本論文中使用PECVD設(shè)備將石墨烯直接制備在集流體Ni薄膜上，有效解決了上述接觸電阻大的問題，且PECVD制備石墨烯的速度快、溫度低，有利于微型超級電容器未來在集成電路中的應(yīng)用及大批量生產(chǎn)的需求。
　　微型超級電容器的性能優(yōu)異，但

3、比能量密度低。比能量密度的計算公式為E=（1/2） CV2，比電容值C及電壓窗口V是影響比能量密度的兩個重要因素。石墨烯作為電極材料時為雙電層工作原理，雙電層電容的比電容值C=εSU2/2d，因此可通過轟擊Ni金屬薄膜來增大制備出的原位石墨烯電極的比表面積S，進(jìn)而來提高比電容值C。另外，本論文將二氧化錳與石墨烯結(jié)合在一起，二氧化錳為贗電容代表材料，具有大的V和C，但不穩(wěn)定，制得二氧化錳/石墨烯復(fù)合電極材料，一方面可以增大石墨烯電極材料的