基于纤维超级电容器的制备及其性能研究的创新综合实验设计  

Comprehensive Experimental Design for Preparation and Performance of Fiber-Shaped Supercapacitors

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作  者:郑贤宏 何悠 丁斌斌 刘同双 李志颖 王宗乾 ZHENG Xianhong;HE You;DING Binbin;LIU Tongshuang;LI Zhiying;WANG Zongqian(School of Textile and Garment,Anhui Polytechnic University,Wuhu 241000,China)

机构地区:[1]安徽工程大学纺织服装学院,安徽芜湖241000

出  处:《长春师范大学学报》2024年第10期82-89,101,共9页Journal of Changchun Normal University

基  金:国家自然科学基金项目“仿生多级结构织物基压力传感器的构筑及其稳定增敏机制研究”(52303051);安徽省教育厅新时代育人质量工程项目“省级研究生线下示范课——制图软件”(2022xxsfkc029);安徽省教育厅新时代育人质量工程项目“省级研究生联合培养示范基地——纺织印染科技创新基地”(2022lhpysfjd050)。

摘  要:基于过渡金属碳化物/氮化物(MXene)纤维的制备及其应用于柔性超级电容器的创新性成果,设计了创新综合实验。以MXene纤维为负极,MXene/聚苯胺(PANI)纤维为正极,通过非对称电极结构配置提升电容器电压窗口,进而提升器件的能量密度,解决了MXene基电极阳极氧化造成的器件电势窗窄的问题。通过对纤维电极的微观结构表征、非对称纤维超级电容器电化学性能探究和可穿戴储能应用展示,使学生直观并且深入感受到纤维储能器件的结构和设计原则,加深对电化学储能机制的理解和认识,有效促进学生的学习主动性,增强学生的创新思维、能力和实践技巧,培养学生追求科学真理的热情。The innovative comprehensive experiment is designed based on the preparation of transition metal carbide/nitride(MXene)fibers and their application in flexible supercapacitors.Using MXene fibers as the negative electrode and MXene/polyaniline(PANI)fibers as the positive electrode,an asymmetric electrode structure is configured to enhance the capacitor voltage window,thereby increasing the device s energy density.This approach addresses the issue of narrow potential windows caused by anodic oxidation of MXene-based electrodes.Through the microstructural characterization of fiber electrodes,exploration of the electrochemical performance of asymmetric fiber supercapacitors,and demonstration of wearable energy storage applications,students can intuitively and deeply understand the structure and design principles of fiber energy storage devices.This will deepen their understanding and knowledge of electrochemical energy storage mechanisms,effectively promote their learning initiative,enhance their innovative thinking,abilities,as well as practical skills,and cultivate their passion for pursuing scientific truth.

关 键 词:纤维 超级电容器 比电容 创新综合实验 创新能力 

分 类 号:G642[文化科学—高等教育学] O646[文化科学—教育学]

 

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