通过集成碳纳米管纤维实现的耐损伤层状结构超级电容器复合材料
材料科学
2020-08-13 v1 应用物理
摘要
将储能能力与结构力学性能相结合的多功能材料的一种天然体现是层状结构，类似于层合结构复合材料与电化学储能器件。通过将包含作为力学增强的机织玻璃织物、作为电极/集流体的碳纳米管非织造织物以及聚合物电解质的铺层进行树脂浸渍，制备了具有集成双电层电容储能的结构复合材料。储能层被加工出孔洞，集成后形成树脂塞，用于层间力学互连，类似于铆钉。采用有限元建模优化铆钉形状与面密度对层间剪切性能的影响。三点弯曲过程中的恒流充放电测试表明，在3.5 V下经历大挠度或重复加载/卸载循环后性能无退化。如电子显微镜与X射线计算机断层扫描所观察，这种力学耐受性源于金属集流体的消除以及多功能材料的有效集成。相比之下，带有金属集流体（类似于嵌入式器件）的对照样品在重复弯曲下迅速退化。
引用
@article{arxiv.2008.05388,
title = {Damage-tolerant, laminated structural supercapacitor composites enabled by integration of carbon nanotube fibres},
author = {Moumita Rana and Yunfu Ou and Chenchen Meng and Federico Sket and Carlos González and Juan J. Vilatela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05388},
year = {2020}
}
备注
27 pages, 20 figures