聚苯胺復合電極在活性電解質(zhì)中的超電性能研究.pdf

1、能源緊張和環(huán)境污染問題迫使各國努力尋找可持續(xù)發(fā)展的新能源和先進的能量儲存轉(zhuǎn)換技術(shù)。我國亦將新能源以及新材料等列為了國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，然而可以明確看出的是的是，新材料的進步是促進其余新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。作為兩種最常見到的能量儲存設(shè)備之一，傳統(tǒng)的電容器雖然具有特別高的功率密度，卻在能量密度方面表現(xiàn)很差。同時，電池在使用壽命上的限制使得其使用效率不高。因此超級電容器作為一個高性能的能量儲存裝置，由于其在信息技術(shù)、混合動力電動車上的廣泛應用

2、，已經(jīng)引起了研究者們明顯的注意。
　　超級電容器，被視為一種非常重要的電化學裝置，可以起到能量存儲和轉(zhuǎn)換的作用，其在功率密度、以及循環(huán)壽命等諸多方面都具備著非常明顯的優(yōu)勢，也正因如此，超電在儲能領(lǐng)域被廣泛地被應用，如便攜式的電子設(shè)備、快速充電的電動汽車和智能電網(wǎng)等。然而與鋰離子電池相比，超電的一個致命缺陷是其相對較小的能量密度。所以如何增加超電體系的能量密度成為了研究的關(guān)鍵所在，已知增加比電容以及工作電壓范圍均可以提高體系的能量密

3、度。
　　在提升電化學性能方面，電極的材料以及電解液的成分在超電體系當中的作用至關(guān)重要。聚苯胺材料，具有非常大的理論容量、優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性以及極高的功率密度，成為了儲能領(lǐng)域研究者們一直以來關(guān)注研究的交點。但是一些固有的缺點，譬如聚苯胺導電性能底、可加工性差等問題制約了其在生產(chǎn)生活中的實際推廣。所以，將其他的材料同聚苯胺復合，從而提升材料的導電性能和可加工性能成為科研人員慣用的手段。碳納米管由于其具有超高的導電性能以及特殊的結(jié)構(gòu)，在

4、本文中被作為復合材料中的一種基材與聚苯胺進行復合，得到了性能良好的可以被應用于超級電容器電極材料的復合材料，與此同時還發(fā)現(xiàn)了另一種提升該復合材料電化學性能的方法（引入還原性電解質(zhì)）并進行了深入探究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)選用長徑比位于10～15的多壁碳納米管，經(jīng)過酸化活性處理表面接支羧酸基團后與苯胺進行復合，使得苯胺可以均勻地包裹于碳納米管的外壁，而不是雜亂地生長成塊體，被聚苯胺包裹的多壁碳納米管縱橫交錯的搭疊在一起，可以得到

5、具有3D網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的聚苯胺/多壁碳納米管復合材料，該種結(jié)構(gòu)使得電極材料具有非常好的導電性能，在方便電荷傳導的同時使電解液中的離子更容易地與聚苯胺材料相接觸，為體系電化學性能的提升起到了關(guān)鍵性的作用，在硫酸溶液中比電容值在1 A/g條件下能夠達到150 F/g。
　　(2)在多壁碳納米管/聚苯胺復合材料被合成出的基礎(chǔ)上。碘化鉀氧化還原電解質(zhì)被創(chuàng)新性地引入到電解液體系當中，來增強超電體系的電化學性能。截止到我們進入該項課題為止，沒有

6、其報道將硫酸/碘化鉀混合電解液與多壁碳納米管/聚苯胺復合電極材料在統(tǒng)一體系下使用。與此同時，實驗還繼續(xù)探究了該復合材料在不同碘化鉀電解液濃度下(1，0.5，0.2，0.1，0.05 mol/L)的比電容值，找出了碘化鉀在該濃度范圍下最有效的作用濃度，比電容值在0.05 mol/L、0.1A/g的情況下能達到4960 F/g。
　　(3)在探究了多壁碳納米管/聚苯胺復合電極材料在引入碘化鉀氧化還原電解質(zhì)的電解質(zhì)體系中所具有的電化學性