通过用聚合物涂层加强接口,实现结构复合材料超级电容器的增强多功能性能.
Xu Liu1, Jianxun Li1, Yuehua Liu1
1School of System Design and Intelligent Manufacturing, Southern University of Science and Technology, Shen Zhen, 518055, China; Shenzhen Key Laboratory of Intelligent Manufacturing for Continuous Carbon Fiber Reinforced Composites, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China.
Journal of colloid and interface science
|March 29, 2024
概括
研究人员为结构复合材料超级电容器开发了聚合物涂层,提高了它们的机械强度和电化学性能,用于电动汽车和无人机中的应用. 这项创新同时改善了储能和结构完整性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 结构复合材料超级电容器提供双重功能,用于储能和机械承载.
- 电动汽车,无人机和飞机中的应用需要强大而高效的储能解决方案.
研究的目的:
- 为了提高碳纤维结构复合材料超级电容器中电极材料的附着性和稳定性.
- 通过接口工程改进离子超级电容器的电化学和机械性能.
主要方法:
- 在电极/电解质接口上开发基于聚合物的涂层.
- 使用碳纤维@活性碳-P (CF@AC-P) 阴极,离子凝电解质和 Zn 阳极制造结构复合离子超级电容器 (SZSC).
- 机械测试,物理表征和电化学性能评估,包括循环稳定性和能量/功率密度测量.
- 使用真空注入技术制造3D结构复合材料组件.
主要成果:
- 聚合物涂层显著提高了机械应力下的粘附性和稳定性.
- 优化的SZSC在563.3 mW kg-1.1时实现了164.6 mWh kg-1的最大能量密度.
- 该设备证明了超过8000个周期的稳定运行,没有降低容量.
- 优化的SZSC具有399.7MPa的抗拉强度和11.5GPa的Young的模量.
- 制造的3D结构复合材料组件显示出了卓越的电化学性能.
结论:
- 聚合物涂层是一种实用和有效的接口工程方法,用于开发多功能结构设备.
- 开发的结构复合材料超级电容器表现出有前途的电化学和机械性能,可用于先进的应用.
- 这项研究验证了3D多功能复合材料在结构能源存储系统中的潜力.
