活性聚合物電解質(zhì)在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著溫室效應(yīng)和化石燃料危機(jī)增加，超級(jí)電容器作為一種高效、清潔、可持續(xù)的能量儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換裝置逐漸得到廣泛的研究。超級(jí)電容器在比能量、比功率和循環(huán)壽命等方面融合了常規(guī)電容器和蓄電池的特點(diǎn)，因此可以單獨(dú)或與電池組合使用。電解質(zhì)是超級(jí)電容器基礎(chǔ)和重要的組成部分。作為一種新型電解質(zhì)，聚合物凝膠電解質(zhì)比固體電解質(zhì)有更高的離子電導(dǎo)率；避免了液體電解質(zhì)易漏液易爆炸的缺點(diǎn)，使超級(jí)電容器向小型化、超薄型化方向發(fā)展成為可能。但是，聚合物凝膠電解質(zhì)的應(yīng)用目前仍然具

2、有一定的局限，如偏低的離子電導(dǎo)率，使得組裝的超級(jí)電容器充放電性能差。因此，近年來人們通過向凝膠電解質(zhì)中摻雜氧化還原活性物質(zhì)來改善和提高聚合物凝膠電解質(zhì)的性能，進(jìn)而提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。
　　本論文以PVA為聚合物基體，以添加氧化還原活性介質(zhì)為途徑，提高聚合物凝膠電解質(zhì)基超級(jí)電容器電化學(xué)性能為目的，制備了兩種新型氧化還原活性聚合物凝膠，然后以此活性聚合物凝膠為電解質(zhì)和隔膜，以活性碳為電極材料組裝超級(jí)電容器并對(duì)其電化學(xué)性能等進(jìn)行

3、研究，具體如下：
　　1. PVA-H2SO4-IC體系
　　采用溶液澆鑄的制備方法，以靛藍(lán)二磺酸鈉(IC)為氧化還原介質(zhì)，以PVA為聚合物基體，制備了一種高性能氧化還原聚合物凝膠電解質(zhì)PVA-H2SO4-IC。對(duì)該聚合物凝膠的機(jī)械性能進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)表明IC加入后聚合物凝膠仍然具有良好的拉伸、壓縮等機(jī)械性能；其電化學(xué)性能測試表明PVA-H2SO4-IC凝膠電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率相對(duì)于PVA-H2SO4提高了188％，達(dá)到20.2

4、7 mS cm-1。以該聚合物為電解質(zhì)和隔膜，以活性炭為電極組裝的超級(jí)電容器電極比電容382 F g-1，比未摻雜IC的超級(jí)電容器提高了112.2%；能量密度由6.2 Wh kg-1提高到了13.26 Wh kg-1；此外，循環(huán)壽命測試表明IC加入后，超級(jí)電容器仍然具有很好的穩(wěn)定性。
　　2. PVA-H3PO4-PySH體系
　　以2-巰基吡啶(PySH)為氧化還原介質(zhì)，采用溶液澆鑄法制備了PVA-H3PO4-PySH活性

5、聚合物凝膠電解質(zhì)。實(shí)驗(yàn)測試表明，PySH的摻雜不會(huì)影響聚合物凝膠的拉伸、壓縮等機(jī)械性能，且離子電導(dǎo)率提高了92%，達(dá)22.57 mS cm-1。由于PySH在酸性環(huán)境下的氧化還原性質(zhì)，PVA-H3PO4-PySH凝膠電解質(zhì)超級(jí)電容器的電極比電容達(dá)1128 F g-1，比未摻雜PySH電解質(zhì)超級(jí)電容器體系提高了447%；超級(jí)電容器的能量密度也由10.42 Wh kg-1提高到了39.17 Wh kg-1；此外，超級(jí)電容器還表現(xiàn)出較好的循環(huán)