基于聚苯胺電極的超級電容器的研究.pdf

1、近年來，超級電容器因具有比電池更高的功率系數(shù)，比一般的電容器更大的容量成為一種新型的優(yōu)良儲能器件。超級電容器，以導(dǎo)電聚合物作為超級電容器電極材料具有可快速高效放電、不需充放電控制電路、使用壽命長、溫度寬、無環(huán)境污染等優(yōu)點，還兼具了因摻雜而帶來的半導(dǎo)體或?qū)w的特性。聚苯胺由于結(jié)構(gòu)多樣化、較高的導(dǎo)電率、單體價廉易得、合成簡單，產(chǎn)率較高；良好的化學(xué)穩(wěn)定性、獨特的摻雜現(xiàn)象以及具有優(yōu)良的電致變色性，可逆的氧化還原性、光電轉(zhuǎn)換性、非線性光學(xué)性、體積

2、電位響應(yīng)性，使它成為目前導(dǎo)電高分子聚合物領(lǐng)域的研究熱點。
　　 本論文共分為五章，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點歸納如下：
　　 在第一章，概述超級電容器的特性和應(yīng)用的基本原理。介紹了聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)、摻雜機理和導(dǎo)電機理以及聚苯胺的特性及應(yīng)用，還介紹了超級電容器的儲能機理，碳基材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物做超級電容器電極材料的最新研究。最后提出了自己對聚苯胺作為超級電容器電極材料的研究設(shè)想和方法。
　　 在第二章，討論了鹽

3、酸摻雜聚苯胺的制備及其結(jié)構(gòu)表征。對于化學(xué)氧化方法制備的聚苯胺，考察了其不同制備條件(鹽酸濃度，氧化劑含量，反應(yīng)時間)對聚苯胺電導(dǎo)率的影響，得到了最佳制備條件：在1mol/L的鹽酸環(huán)境下，氧化劑過硫酸銨與苯胺的摩爾比為1:1時，反應(yīng)5h可以得到最佳產(chǎn)物。在這種條件下得到的聚苯胺電導(dǎo)率較高，適用于超級電容器電極的制備。
　　 在第三章，研究了基于聚苯胺為電極材料的超級電容器的組裝與測試。將用化學(xué)氧化法制備的聚苯胺粉末與石墨、乙炔黑以

4、質(zhì)量比8.5:0.5:1充分混合，再添加少量PVA以增加電極的強度，在模具中心嵌入鉑金片以獲得聚苯胺電極的集流器，用5MPa的壓力壓成直徑為15mm的聚苯胺電極，以1mol/LH2SO4作為電解液。用此電極組裝成電極一電解液一電極“三明治”式的超級電容器。對聚苯胺電極進行了研究，用四端法測量了該電極的電阻進而計算出電導(dǎo)率，并且討論了壓片壓力大小與電極電導(dǎo)率的關(guān)系。對超級電容器做了性能的測試，包括循環(huán)伏安測試，恒流充放電測試，循環(huán)壽命測試

5、，為了更好的研究超級電容器循環(huán)次數(shù)與充放電情況，我們自己編程配合檢測儀器對超級電容器做了不間斷的循環(huán)測試，保證了實驗數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性。
　　 在第四章，介紹了含聚苯胺/zrO2納米復(fù)合材料的制備以及以此為超級電容器電極材料組裝的超級電容器性能的測試。對這種新型的復(fù)合電極材料因為ZrO2為聚苯胺提供了更大的比表面積，使質(zhì)子酸更好的摻雜，進而提高了電導(dǎo)率。與單純聚苯胺電極超級電容器做了比較，發(fā)現(xiàn)無論是在電容器容量上，還是在循環(huán)壽