霍晓涛
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朱平
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韩高义
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熊继军
新型炭材料
采用电化学沉积工艺,在MEMS超级电容器的三维结构集流体上制备出聚吡咯( PPy)、聚吡咯/碳纳米管( PPy/CNT)、聚吡咯/石墨烯( PPy/GR)三种类型的膜电极。采用SEM对三种膜电极进行形貌观察,采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电和循环充放电研究三种膜电极的电化学电容性能。结果表明,复合电极的微观结构稳定,复合薄膜和集流体之间的结合力大；基于三种膜电极的MEMS超级电容器电容量依次增大,阻抗依次减小,放电电流为1 mA时,比电容分别达到7.0、8.0、8.3 mF/cm2,经过5000次恒流充放电循环后,电容器的比电容分别保持了原来的72.9%、85.0%和89.2%。在PPy电极中引入CNT或GR后,MEMS超级电容器的电化学和膜电极结构稳定性可得到明显改善。
关键词:
MEMS
,
超级电容器
,
聚吡咯
,
碳纳米管
,
石墨烯
朱平
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霍晓涛
,
韩高义
,
熊继军
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.19.006
MEMS微电容具有高比容量、高储能密度和抗高过载等特点,在微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。设计制作了一种三维结构的聚吡咯/氧化石墨烯电极的 MEMS 微电容。该微电容由三维结构集流体、功能薄膜、凝胶电解质和BCB封装构成,其三维结构集流体是基于RIE刻蚀等微加工工艺加工实现的,而功能薄膜是通过电化学沉积工艺在集流体表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯制备而成的,具有阻抗低、容量高、循环性能好的优点。电极的结构表征表明,聚吡咯中充分掺杂了氧化石墨烯,功能材料微观结构规整。器件电化学测试结果表明,放电电流为3mA 时,MEMS 微电容具有30μF 的电容值,比容量达到7mF/cm2,在4000次充放电循环后,器件比容量仍保持在90%,电容量无明显衰减,具有稳定的电容性能和良好的循环性能。
关键词:
MEMS
,
微电容
,
聚吡咯
,
氧化石墨烯
,
循环性能
