基于C-MEMS工艺的非对称微型超级电容器构筑及性能任务书

 2021-08-22 23:21:23

1. 毕业设计(论文)主要内容:

近年来,电子设备朝微型化、便携化的发展趋势对微型储能装置有了日益紧迫的需求。高性能微型储能器件被广泛研究和应用于:免维护可植入生物传感器、环境传感器、纳米机器人和微型电化学系统以及便携/可穿戴个人电子设备等领域中,并显示出极广阔的研究前景与极高的商业价值。微型超级电容器具有功率密度高、循环稳定性好、绿色环保和容易与微型设备集成等优点,已成为目前最具潜力的微型能源器件之一。但是由于其能量密度低,很难在微型设备中替代微型电池。在微型设备中,研究者主要采用将其与微型电池、能量收集器等器件相集成的途径来为微型超级电容器供电。在高能量密度微型超级电容器的研究中,采用高比容量电容器材料、优化后的电极微结构、离子液体电解质、非对称的电极匹配等方法,可极大提升微型超级电容器的能量密度。本论文研究工作利用二硫化钼/石墨烯复合材料与石墨烯分别作为非对称超级电容器的正极和负极,在微电极的构筑过程中,使用一步水热法以合成二硫化钼/石墨烯复合材料,并制备二硫化钼/石墨烯/光刻胶和石墨烯/光刻胶复合材料,采用紫外光刻工艺和热解碳化等微加工工艺制作基于C-MEMS的微型非对称超级电容器,该微型超级电容器采用二硫化钼/石墨烯作为正极,石墨烯作为负极,并对其电化学性能进行系统表征与分析,旨在得到这一易集成的高能量密度非对称微型超级电容器。

设计(论文)主要内容:

1. 文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势;

2. 水热合成二硫化钼纳米片/石墨烯复合材料,制备二硫化钼/石墨烯/光刻胶复合材料与石墨烯/光刻胶复合材料;

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告;

2. 掌握二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法;

3. 掌握基于紫外光刻和热解碳化的carbon-MEMS工艺流程;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原材料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第5-8周:按照设计方案,制备二硫化钼/石墨烯复合材料。并掌握基于光刻和热解碳化的carbon-MEMS工艺流程,制作非对称微型超级电容器。

第9-12周:采用XRD、SEM、TEM等材料分析测试手段对复合材料微电极的物相和显微结构进行表征,采用CV、CCCD和EIS等电化学测试手段对微型非对称超级电容器的电化学性能进行测试分析。

第13-14周:总结实验数据,完成毕业论文。

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4. 主要参考文献

[1] Beidaghi M, Gogotsi Y. Capacitive energy storage in micro-scale devices: recent advances in design and fabrication of micro-supercapacitors[J]. Energy Environmental Science, 2014, 7(3): 867-884.

[2] Zhang S, Pan N. Supercapacitors performance evaluation[J]. Advanced Energy Materials, 2015, 5, 1401401.

[3] Sun G, Zhang X, Lin R, et al. Hybrid Fibers Made of Molybdenum Disulfide, Reduced Graphene Oxide, and Multi‐Walled Carbon Nanotubes for Solid-State, Flexible, Asymmetric Supercapacitors[J]. Angewandte Chemie, 2015, 127(15): 4734-4739.

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