石墨烯在離子液體電解液中電化學性能的研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境不斷的惡化和化石燃料的大量消耗，人們對于綠色、可持續(xù)、高性能的儲能器件越來越關(guān)注?；诔浞烹娝俣瓤?、功率密度高、循環(huán)壽命長和安全環(huán)保等一系列的優(yōu)點，超級電容器目前得到了廣泛的運用。石墨烯是一種由碳原子通過SP2雜化得到的二維平面結(jié)構(gòu)。由于石墨烯具有優(yōu)越的導電性，高比表面積和極佳的力學性能，因此石墨烯被認為是一種非常理想的電極材料。此外，電解液也是超級電容器的一個重要組成部分。近年來，離子液體作為一種新型的電解液，已經(jīng)開始取代

2、傳統(tǒng)水系和有機體系的電解液，這是因為離子液體具有寬的工作電壓，不揮發(fā)，不易燃，穩(wěn)定性高的特點。
　　首先我們在改進Hummers法的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，制備了高質(zhì)量的石墨烯。根據(jù)SEM和BET的表征發(fā)現(xiàn)，石墨烯被有效的剝離成了很薄的片層，并且呈現(xiàn)出介孔結(jié)構(gòu)。我們以石墨烯作為電極，以離子液體作為電解液組裝成扣式的超級電容器，系統(tǒng)的研究了石墨烯在具有不同官能團的離子液體電解液中的電化學性能。結(jié)合得到數(shù)據(jù)，通過建模的方法發(fā)現(xiàn):離子液體的粘

3、度，離子半徑和分子量大小會對石墨烯超級電容器的電化學電容性能產(chǎn)生很大的影響。通過選擇合適的官能團，可以使離子液體電解液呈現(xiàn)不同的特性，從而獲得高性能的石墨烯離子液體超級電容器。
　　其次，我們制備了固態(tài)離子液體凝膠電解質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這種凝膠電解質(zhì)具有高的透光性和優(yōu)越的力學性能。此外，石墨烯電極和這種離子液體凝膠電解質(zhì)具有很好的搭配性。因此，我們通過真空抽濾-剝膜的方法，在柔性的PET基底上沉積了石墨烯透明導電薄膜。然后以石墨烯薄膜作為電

4、極，以離子液體凝膠為電解質(zhì)，構(gòu)建出一種新型的全固態(tài)、柔性、透明的超級電容器，通過測試發(fā)現(xiàn):這種全固態(tài)超級電容器不僅可以透光，可以彎折，并且具有較好的電化學性能，最大工作電壓可以超過2.5 V，電容可以到達30 uF/cm，更重要的是在彎曲的條件下也可以正常的工作。
　　最后，我們通過電弧放電法快速的制備了導電率高、結(jié)晶性好、穩(wěn)定性極佳的石墨烯納米片。隨之，我們將所制備的石墨烯納米片作為導電添加劑加入到離子液體聚合物凝膠中，得到了一