Výroba flexibilního superkondenzátoru s vysokým elektrochemickým výkonem

Haojie Fei

Doctoral thesis

Fabrication of flexible supercapacitors with high electrochemical performance

Abstract:

Flexible supercapacitors are one kind of promising energy storage device for portable electronics. To gain a supercapacitor with high flexibility and electrochemical performance, such as high energy density, power density and cycling stability has drawn massive attention. However, to achieve this goal, there are challenges in the preparation of flexible electrodes and solid-sate electrolyte as well as the design and fabrication of flexible supercapacitors. This doctoral thesis work is focused on the fabrication of flexible supercapacitors with high electrochemical performance based on reduced graphene oxide (RGO) hydrogel. Two composite RGO hydrogel film electrodes with redox-active materials, polyaniline (PANI) or manganese dioxide (MnO2) were prepared. Suitable gel/hydrogel electrolytes were prepared to match the designs for each flexible supercapacitor. In the study, important factors on the flexibility of final devices have been discussed. Two strategies, free-movement configuration and the reduction of the thickness of entire devices were applied to improve the flexibility of the assembled supercapacitors.

Abstract:

Flexibilní superkapacitory představují slibné zařízení pro ukládání elektrické energie v přenosné elektronice. Vývoji flexibilního superkapacitoru s dobrými elektrochemickými vlastnostmi, jako je vysoká proudová hustota, výkon a životnost je v současné době věnována značná pozornost. K dosažení tohoto cíle je třeba nicméně překonat překážky jak při přípravě pružných elektrod a pevných elektrolytů tak při navrhování a výrobě flexibilních superkapacitorů. Tato práce je zaměřena na výrobu flexibilních superkapacitorů s vysokým elektrochemickým výkonem, které jsou založeny na hydrogelu na bázi redukovaného grafenoxidu (RGO). K tomuto účelu byly připraveny dva druhy kompozitních elektrod založených na hydrogelu na bázi RGO s redox aktivními látkami; první typ využívá polyanilín (PANI), druhý pak oxid manganičitý (MnO2). Dále byly připraveny gelové/hydrogelové elektrolyty vhodné pro daný flexibilní superkapacitor. V práci jsou diskutovány klíčové faktory ovlivňující flexibilitu finálních zařízení. Samotné zlepšení flexibility připravených superkapacitorů bylo dosaženo dvěma způsoby, a to jednak konfigurací s volným pohybem a jednak snížením tloušťky celého zařízení.

Keywords

flexibilní superkondenzátor, redukovaný grafenoxid, hydrogel elektrolyt, pseudo-kapacitní materiály

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 1. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 2. 2018

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / odbor:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds