超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

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超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器电极材料的研究进展

2011年第3期 新疆化工 11 超级电容器电极材料的研究进展摆玉龙(新疆化工设计研究院,乌鲁木齐830006)摘要:超级电容器既具有超大容量,又具有很高的功率密度,因此它在后备电源、替代电源、大功率输出等方面都有极为广泛的应用前景。

超级电容器的性能主要取决于电极材料,近年来各国学者对于超级电容器的电极材料进行了大量的研究。

关键词:超级电容器;电极材料1 前言超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器(也称为赝电容电容器)以及二者兼有的混合电容器。

双电层电容器基于双电层理论,利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。

法拉第准电容器则基于法拉第过程,即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生,不仅发生在电极表面,而且可以深入电极内部。

根据这两种原理,目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类[1]:碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。

2 碳材料类电极材料在所有的电化学超级电容器电极材料中,研究最早和技术最成熟的是碳材料。

其研究是从1957年Beck发表的相关专利开始的。

碳电极的研究主要集中在制备具有大的比表面积和较小内阻的多孔电极材料上,可用做超级电容器电极的碳材料主要有:活性炭、纳米碳纤维、玻璃碳、碳气凝胶、纳米碳管等。

活性炭(AC)是超级电容器最早采用的碳电极材料[2]。

它是碳为主,与氢、氧、氮等相结合,具有良好的吸附作用。

其特点是它的比表面积特别大,比容量比铂黑和钯黑高五倍以上[3]。

J.Gamby[4]等对几种不同比表面积的活性炭超级电容器进行测试,其中比表面积最大为2315m2·g的样品得到的比容量最高,达到125F/g,同时发现比表面积和孔结构对活性炭电极的比容量和内阻有很大影响。

活性炭纤维(ACF)是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。

ACF的制备一般是将有机前驱体纤维在低温(200℃~400)℃下进行稳定化处理,随后进行炭化、活化(700℃~1000)℃。

超级电容器及其相关材料的研究

超级电容器及其相关材料的研究

超级电容器及其相关材料的研究一、本文概述随着科技的不断进步和可持续发展理念的深入人心,超级电容器作为一种高效、环保的储能器件,正日益受到全球科研人员和工业界的广泛关注。

超级电容器以其高功率密度、快速充放电、长循环寿命等诸多优点,在新能源汽车、电子设备、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在全面综述超级电容器及其相关材料的研究现状和发展趋势,分析超级电容器的性能特点,探讨新型电极材料的研发与应用,以期推动超级电容器技术的进一步发展,并为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

本文首先介绍了超级电容器的基本原理、分类及性能特点,为后续研究提供理论基础。

随后,重点综述了近年来超级电容器电极材料的研究进展,包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等,并分析了各类材料的优缺点及适用场景。

本文还关注了电解质材料、隔膜材料等关键组件的研究现状,以及超级电容器的制造工艺和应用领域。

结合当前面临的挑战和未来发展趋势,本文展望了超级电容器技术的创新方向和应用前景,以期为未来相关研究提供有益的借鉴和指导。

二、超级电容器的基本原理与分类超级电容器,又称电化学电容器,是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。

它具有极高的电荷储存能力,能在极短的时间内释放出大量的能量,从而满足了现代电子设备对高功率、快速充放电的需求。

基本原理:超级电容器的基本原理与传统的平行板电容器类似,都涉及到电荷的储存和释放。

然而,超级电容器的电极材料通常是具有高比表面积的纳米多孔材料,如活性炭、金属氧化物和导电聚合物等。

这些高比表面积的电极材料使得超级电容器能在极小的体积内储存大量的电荷,从而实现了高能量密度。

同时,超级电容器的电解质通常具有高的离子电导率,这有助于实现快速的充放电过程。

碳基超级电容器:以活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳材料为电极,利用碳材料的高比表面积和良好的导电性实现高能量密度和高功率密度。

金属氧化物超级电容器:以金属氧化物(如RuO₂、MnO₂、NiO等)为电极,利用金属氧化物的高赝电容特性实现更高的能量密度。

电极材料在超级电容器中的应用研究

电极材料在超级电容器中的应用研究

电极材料在超级电容器中的应用研究超级电容器是一种新型的电能存储设备,具有高能量密度、高功率密度、长寿命和快速充放电等优点,被广泛应用于电动汽车、可再生能源和智能电网等领域。

而电极材料作为超级电容器的核心组成部分,对其性能具有重要影响。

本文将探讨电极材料在超级电容器中的应用研究。

首先,我们来了解一下超级电容器的结构。

超级电容器由两个电极、电解质和隔膜组成。

电极材料位于电容器的两端,承担着储存电荷和传导电子的重要任务。

目前,常用的电极材料主要有活性炭、二氧化锰和金属氧化物等。

活性炭是一种常见的电极材料,具有较高的比表面积和孔隙结构,能够提供更多的储存空间。

活性炭电极具有良好的电化学性能,能够实现高能量密度和高功率密度的平衡。

此外,活性炭还具有较低的成本和良好的可再生性,使其成为超级电容器中广泛应用的电极材料之一。

二氧化锰是另一种常见的电极材料,具有良好的电化学性能和较高的比容量。

二氧化锰电极能够实现高能量密度和较高的循环稳定性,但其功率密度相对较低。

此外,二氧化锰电极的成本较高,限制了其在超级电容器中的大规模应用。

金属氧化物是一类新型的电极材料,具有高比容量和较高的导电性能。

金属氧化物电极在超级电容器中具有较高的能量密度和功率密度,且具有良好的循环稳定性。

然而,金属氧化物电极的合成和制备工艺相对较复杂,成本较高,限制了其在工业应用中的推广。

除了以上常见的电极材料,近年来,石墨烯等二维材料也被广泛研究用于超级电容器的电极材料。

石墨烯具有优异的导电性能和较高的比表面积,能够实现高能量密度和高功率密度的平衡。

此外,石墨烯还具有较高的机械强度和化学稳定性,使其成为超级电容器中极具潜力的电极材料。

在电极材料的应用研究中,除了选择合适的材料外,还需要考虑电极的结构设计和制备工艺。

电极的结构设计可以通过调控材料的形貌、孔隙结构和厚度等来实现。

例如,通过控制活性炭的孔隙结构和石墨烯的层数,可以实现电极的高比表面积和导电性能。

超级电容器电极材料的研究与改进

超级电容器电极材料的研究与改进

超级电容器电极材料的研究与改进超级电容器(Supercapacitor)是一种储能装置,它具有高能力和高功率下的优良性能。

它可以用于各种应用,如电池替代、能量回收、电力传输和电动车辆等。

超级电容器结构由两个互为电解质的电极和中间的离子传导体组成。

其中电极材料的性能对超级电容器的性能影响巨大。

因此,研究和改进超级电容器电极材料成为了一个重要的课题。

目前,研究者们致力于寻找更加高效和便宜的电极材料。

传统的电极材料如活性炭因其大比表面积和良好的电导率被广泛使用。

然而,活性炭的能量密度较低,限制了超级电容器的进一步发展。

因此,许多研究者开始探索新的电极材料,以提高超级电容器的能量密度。

一种被广泛研究和改进的电极材料是金属氧化物。

金属氧化物具有高比容量和良好的电导率,因此在超级电容器领域备受关注。

例如,钼酸盐具有大的比电容和较高的电导率,因此被广泛应用于超级电容器电极材料的改进中。

此外,一些金属氧化物如二氧化锰、氧化钴和氧化镍等也具有良好的电容性能,被用于制备超级电容器,不断提高其能量密度。

另一个备受研究者关注的电极材料是导电聚合物。

导电聚合物具有良好的电导率和可调控的化学结构,具备优良的超级电容器特性。

聚苯胺是一种常用的导电聚合物材料,它具有高比电容、良好的电导率和化学稳定性。

聚苯胺可以与无机电极材料结合,形成复合电极,提高超级电容器的性能。

此外,近年来,氧化石墨烯等新型导电聚合物也受到研究者们的关注,为超级电容器电极材料的改进提供了新的思路。

除了金属氧化物和导电聚合物,纳米材料也成为超级电容器电极材料研究的热点。

纳米材料具有较高的比表面积和活性,可以提高电容器的储能能力。

纳米材料的使用可以增加电极材料的电化学反应界面,提高电容器的能量密度和功率密度。

常见的纳米材料有二氧化硅、二氧化钛、碳纳米管等,它们的应用为超级电容器的性能提升带来了新的可能。

除了研究和改进电极材料的种类,研究者们还对电极材料的制备方法进行了深入研究。

新型超级电容器的电极材料研究

新型超级电容器的电极材料研究

新型超级电容器的电极材料研究超级电容器是一种高能量密度的电池,其带电层有更高的比表面积,对于储能高速充电和放电过程,其表现出的电荷和放电特性表现得更优秀,因此也被称为电化学电容器。

相对于普通的电池,超级电容器有许多优点,比如说能够快速充电和放电,循环寿命更长,更环保等。

然而,由于电极材料的特殊性质和制造工艺的复杂性,目前超级电容器的使用还局限于一些特殊的领域,如汽车启动、电子产品和军事应用等,但其应用前景是非常广阔的。

因此,本文将会对新型超级电容器的电极材料研究进行探索。

一、电极材料的基本要求超级电容器的电极材料是实现电化学反应和电荷储存的关键,因此电极材料的选择非常重要。

首先,电极材料需要有足够的比表面积,以便在其表面形成更多的电荷产生反应;其次,电极材料需要具有良好的导电性和电荷传输性能,能够高效地进行电子传输;最后,电极材料还需要在高频电场下表现出较好的介电特性和长时间稳定性,从而保证高速充放电和循环寿命。

二、目前常见的电极材料在目前电极材料种类中,活性炭和多孔氧化物均具有良好的应用前景。

1. 活性炭活性炭是由一些原材料通过炭化和活化过程得到的一种高孔隙率的材料,具有出色的比表面积和导电特性,因此非常适用做电容器的正极或负极。

2. 多孔氧化物由于多孔氧化物具有良好的介电特性和长时间稳定性,因此也常被用作电极材料。

目前,二氧化钛和氧化锆等都已被广泛研究作为超级电容器的电极材料。

然而,多孔氧化物的比表面积较低,导致其储电量相对较小,还需要进一步改进。

三、新型电极材料的研究进展为了更好地发掘超级电容器在能源存储中的应用,科学家们在电极材料的选择方面不断进行研究,并在一定程度上取得了一些进展。

1. 二维材料二维材料是指厚度为单层或数层原子的材料,具有极高的比表面积、优良的导电性和介电性能,并且在高频下能够保持稳定,因此被广泛研究作为超级电容器电极材料的候选之一。

目前较为常见的二维材料有氧化钼、石墨烯、二硫化钼等。

基于PEDOTPSS超级电容器电极的研究进展

基于PEDOTPSS超级电容器电极的研究进展

6I Issue6江西科技师范大学学报Journal of Jiangxi Science&Technology Normal University202012Dec.2020基于PEDOT:PSS超级电容器电极的研究进展王晔晔,丁文俊,杨家霁,陈晓,刘聪聪*(江西科技师范大学化学化工学院,江西南昌330013)摘要:作为典型的导电聚合物,聚(3,4-二氧乙撑8吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS&在应用中得到了越来越广泛的关注。

它具有许多独特的性能,如较高的掺杂水平、高导电性以及快速的传质动力学。

PEDOT:PSS作为电极材料在能量转换和存储设备中有着较大的发展潜力。

本文对PEDOT:PSS作为超级电容器电极时自身所具备的优及典型合材料的电容性能了。

关键词:电极材料;PEDOT:PSS;导电性;电容性能;复合材料中图分类号:0631文献标识码:A文章编号:2096-854X(2020)06-0056-05Research Progress of PEDOT:PSS as The Electrode ofSupercapacitorsWang Yeye,Ding Wenjun,Yang Jiaji,Chen Xiao,Liu Congcong*(l.School of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangxi Science&Technology Normal University,Nanchang330013,Jiangxi,P.R.China)Abstract:As a typical conductive polymer,poly(3,4-dioxyethylenethiophene&:polystyrene sulfonic acid(PEDOT: PSS)has received more and more attention in its applications.High doping level,high conductivity and fast mass transfer kinetics are all its characteristics.PEDOT:PSS as an electrode material has great potential for development in energy conversion and storage devices.This article summarizes the advantages of PEDOT:PSS as a supercapacitor electrode and the capacitance performance of typical composite materials.Key words:Electrode materials;PEDOT:PSS;conductivity;capacitance performance;composite—、前言近年来,便携式电子设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分,因此为其提供动力的电化学储能技术将不可避免的面临更大程度的需求与优化。

超级电容器电极材料的研究及其应用

超级电容器电极材料的研究及其应用

超级电容器电极材料的研究及其应用现代科技的快速发展使得能源的使用日益增长,而传统的化石能源很快就会耗尽。

因此,寻找新的能源形式成为了全球范围内的热门话题,而超级电容器作为一种非常有潜力的能源存储设备逐渐受到人们的关注。

本文将讨论超级电容器电极材料的研究及其应用。

超级电容器是一种用于电能存储的装置,与传统电池不同,其能快速充放电,且寿命长、安全可靠。

而电极材料是超级电容器中最重要的组成部分之一。

目前,研究人员针对电极材料的性能进行了不断探究,以期开发出性能更好、更高效的超级电容器。

最常用的电极材料是活性炭、金属氧化物和导电高分子。

活性炭主要是由碳材料制成,具有高的比表面积和良好的导电性,且成本相对较低。

金属氧化物常用的有锰氧化物、钼氧化物等。

这些材料具有极高的电容性、良好的循环稳定性、低的内阻,然而其成本较高。

导电高分子是一种非常有潜力的电极材料,因其具有良好的强度、耐久性和导电性而备受研究人员的青睐。

但这些常见的电极材料仍然存在一些不足。

例如,活性炭虽然具有表面积大、稳定性高、长充放电循环寿命等优点,但其容量较小,不能很好地满足工业需求。

而金属氧化物材料一般需要高温合成,运作过程中存在易化学分解、容量衰减、内阻大等问题。

同时,高分子材料的导电性能较差,因而其电容量较小。

因此,研究人员正在不断寻找更好的电极材料。

其中,碳纳米管(CNTs)是一种备受关注的材料。

碳纳米管具有极强的机械强度和成本优势,因此有望在超级电容器领域发挥重要作用。

此外,氧化物石墨烯也是一种被广泛研究的电极材料,其比表面积高、尺寸小、容量大、稳定性好,具有很高的应用潜力。

电极材料的研究不仅涉及到材料本身的性能,还包括材料的制备技术、装备的设计和生产工艺等方面。

因此,超级电容器的研究是一个复杂的系统工程。

超级电容器除了用于储能,还可以应用于电动汽车、风力发电机、太阳能发电机等领域。

在电动汽车方面,超级电容器具有快速充电、长寿命、以及能够抗衰减等优势,可以替代传统的化石能源,成为绿色的能源选择。

超级电容器电极材料研究进展

超级电容器电极材料研究进展

超级电容器电极材料研究进展一、本文概述随着能源危机和环境污染问题日益严重,高效、环保的能源存储和转换技术成为了全球科研工作的热点。

超级电容器,作为一种新型的储能器件,因其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命等优点,在电动汽车、电子设备、可再生能源系统等领域具有广阔的应用前景。

电极材料作为超级电容器的核心组成部分,其性能直接影响着超级电容器的整体性能。

因此,研究和开发高性能的超级电容器电极材料成为了当前的研究重点。

本文旨在全面综述超级电容器电极材料的研究进展,包括各类电极材料的性能特点、合成方法、改性策略及其在超级电容器中的应用。

文章首先介绍了超级电容器的基本原理和分类,然后重点分析了碳材料、金属氧化物、导电聚合物等常见电极材料的性能优势和存在的问题。

接着,文章综述了近年来通过纳米结构设计、复合改性、表面修饰等手段提高电极材料性能的研究进展。

文章展望了超级电容器电极材料未来的发展方向和潜在应用领域。

通过本文的阐述,期望能够为超级电容器电极材料的研究和应用提供有益的参考和启示。

二、超级电容器电极材料分类超级电容器的性能与电极材料的特性密切相关,因此,对电极材料的研究一直是超级电容器领域的热点。

根据材料种类的不同,超级电容器的电极材料主要分为碳材料、金属氧化物/氢氧化物、导电聚合物以及复合材料等几大类。

碳材料:碳材料是超级电容器中应用最广泛的一类电极材料,包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。

这类材料具有比表面积大、导电性好、化学稳定性高等优点,适合用作双电层电容器的电极材料。

然而,碳材料的储能机制主要是物理吸附,因此其能量密度相对较低。

金属氧化物/氢氧化物:金属氧化物/氢氧化物如RuO₂、MnO₂、NiOOH 等,具有较高的赝电容特性,能够实现快速的氧化还原反应,从而提供更高的能量密度。

然而,这类材料的导电性较差,且在充放电过程中体积变化较大,容易导致电极结构破坏,影响循环稳定性。

导电聚合物:导电聚合物如聚吡咯、聚噻吩等,具有良好的导电性和赝电容特性,是超级电容器电极材料的另一类重要选择。

超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展3陈光铧,徐建华,杨亚杰,蒋亚东,葛 萌(电子科技大学光电信息学院,成都610051)摘要 有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。

有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电。

根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型。

阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势。

关键词 电化学超级电容器 导电聚合物 聚苯胺 聚噻吩 混合类型电容器 全固态超级电容器Progress in Research on Conductive Polymer Elect rode Materials for SupercapacitorsC H EN Guanghua ,XU Jianhua ,YAN G Yajie ,J IAN G Yadong ,GE Meng(College of Opto 2electronic Information ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610051)Abstract Conducting polymer is a kind of important supercapacitor electrode materials.The electronic deloca 2lization of polymer will be enhanced for the conjugate structure in doped state.Conducting polymers are divided into three kinds of basic types according to the kind of doping and association.The principle and classification of the con 2ducting polymer are introduced.Recent progress in research and development on conducting polymer electrode mate 2rials for supercapacitors is reviewed.K ey w ords electrochemical supercapacitor ,conducting polymer ,polyaniline ,polythiophene ,hybrid capacitor ,all 2solid 2state electrochemical supercapacitor 3国家自然科学基金(60771044);电子薄膜与集成器件国家重点实验室开放课题(KFJJ 200806) 陈光铧:男,1984年生,硕士,研究方向为有机高分子材料及器件 Tel :028********* E 2mail :ghchen4@ 徐建华:男,1966年生,教授,主要从事有机电子材料及器件研究 Tel :028********* E 2mail :xujh9913@0 引言超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点,有着广阔的应用前景,如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。

制备新型超级电容器电极材料及性能研究

制备新型超级电容器电极材料及性能研究

制备新型超级电容器电极材料及性能研究随着人们对绿色环保、高效能源的追求逐渐加强,超级电容器逐渐成为一种备受关注的新型能量储存设备。

然而,目前市面上的超级电容器在复杂环境下的持续使用能力以及高功率输出能力存在着一定的局限性。

因此,研发新型超级电容器电极材料是提升超级电容器性能的重要途径之一。

一、超级电容器用途及发展现状超级电容器是一种储存能量的装置,其具有快速充电和放电、高循环寿命、高功率、高能量密度等优点,常用于瞬间能量供应和能量回收等领域。

在航空航天、汽车、高铁等领域中,超级电容器已经广泛应用。

目前,国内外的超级电容器技术不断发展,已经涌现出一些新的研究成果。

例如,具有高能量密度和高功率密度的Asymmetric Supercapacitor(ASC)得到了广泛的关注,但其电极材料的制备和性能研究仍然是研究热点。

二、新型超级电容器电极材料的研究现状新型超级电容器电极材料的研究主要集中在纳米材料、多孔材料等方面。

其中,纳米材料的研究比较成熟,包括金属氧化物、碳纳米材料、聚合物等,已经取得了一定的研究成果。

而多孔材料是近年来的研究热点,由于其比表面积大、孔径可调、导电性好等优点,能够在超级电容器领域发挥重要作用。

目前,多孔材料的研究主要集中在金属有机骨架(MOF)、碳纳米管森林、氧化石墨烯等方面。

三、制备新型超级电容器电极材料的方案与方法新型超级电容器电极材料的研究需要综合多种学科知识,目前主要的方案和方法包括:(一)溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种利用水热处理、干燥等方法制备超级电容器电极材料的方法,该方法制备的材料具有高比表面积、高孔径、高孔容等优点,适用于制备金属氧化物和复合材料等。

(二)氧化还原法氧化还原法是利用氧化还原反应制备电极材料的方法,该方法适用于制备镍、铁、银等金属电极材料,具有制备简单、成本低、性能优良等优点。

(三)电化学沉积法电化学沉积法是利用电化学反应将金属离子还原成金属形态并在电极表面沉积的方法,该方法制备的电极材料具有密集、紧凑的化学结构,具有优异的电化学性能和稳定性,能够制备出新型金属氧化物、还原氧化石墨烯等电极材料。

导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展_袁美蓉

导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展_袁美蓉
S
CN
CN
S
S
S
S
CH3
1
2
CH3
CN
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O
O
S
S
S
3
4
5
图 2 低 聚 物 的 结 构 式 [13] Fig.2 Structure of the oligomers[13]
S
"
S+.
DMT
-e-
Ionicliquid
图3 TPT 的结构式[19] Fig.3 Schematic strcuture of TPT[19]
Electrochemical Polymerization
PDMT Sn
#
-e-
x
Ionicliquid
S+. +y S+.
Electrochemical Copolymerization
S Sn
Poly(DMT-co-3MT)
S 3MT
!
-eIonicliquid
S+. Electrochemical Polymerization
为主,而聚噻吩既可以 p型 掺 杂 又 可 以 n型 掺 杂 。 [1] 本 文 主 要对聚噻吩超级电容器电极材料的研究成果做简要概述。
1 噻 吩 均 聚 物 类 电 极 材 料
噻吩类聚 合 物 作 为 发 光 材 料 的 研 究 早 已 被 人 们 报 道。 1996年 Pasquier等 在 [10] 电化学电容进 展 国 际 会 议 上 报 道 了 一种Ⅱ型超级电容器,它的 2个电极分别由聚 3-氟苯噻吩和 聚噻 吩 构 成。 另 外,Mastragostino 等 也 [11] 在 会 议 上 报 道 了 另一种 既 可 以 p 型 掺 杂 又 可 以 n 型 掺 杂 的 聚 3,4-双 噻 吩 基 噻吩,并与传统的 活 性 炭 材 料 进 行 性 能 对 比。 随 后,人 们 开 始关注聚噻吩类超级电容器电极材料的研究。

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展
程中 ,其发生 p 型掺杂反应 ,电子由导电聚合物通过集流体流向 外电路 ,导电聚合物呈现正电性 。为保持电中性 ,电解液中的荷 负电阴离子向电极表面迁移并进入聚合物的网络结构间隙以保
3 武汉市科技局晨光计划项目 (20055003059228) 吕进玉 :女 ,1982 年生 ,硕士 ,研究方向为纳米功能材料的制备和应用 E2mail :lvjinwj @yahoo . co m. cn 林志东 :通讯作者 E2mail :zhido ng. lin @126. com
·30 ·
材料导报
2007 年 3 月第 21 卷第 3 期
持整体电中性 。在放电过程中 ,导电聚合物发生去掺杂反应 ,电
子从外电路流向聚合物电极 ,正电性的导电聚合物被中和 ,聚合
物网络结构间过量的阴离子以浓差扩散的方式向电解液中迁
移 ,以保持整体电中性 。n 型聚合物电极充放电过程与 p 型聚
合物过程相反 。在以导电聚合物为电极材料的超级电容器中 ,
充放电时 ,进出正极的是阴离子 ,进出负极的是阳离子 。多数有
机电解质使用的阴离子是直径在 0. 5 nm 左右的较大直径离子 ,
如 B F4-
的直径是 0. 46 nm , PF4-
的直径是
0.
50
nm
,
Cl
O
4
的直
径是 0. 48 nm 。因此 ,进出正极的阴离子的量是决定聚合物电
ent doping met hods (n or p) , supercapacitors can be classified into t hree types and po ssess different conductive st ruc2

超级电容器电极材料研究进展

超级电容器电极材料研究进展

超级电容器电极材料研究进展魏祥当前,化石能源短缺和全球变暖导致的能源和环境问题日益凸显,大力发展清洁和可再生能源成了不可逆转的趋势。

超级电容器作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型储能体系,其功率密度显著高于锂离子电池,能量密度是传统电容器的10 ~ 100倍[1]。

同时还具有快速充放电、循环寿命长、库伦效率高及瞬时大电流充放电等特性,应用前景广阔。

超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器,是建立在Helmholz界面双电层理论基础上的一种全新的电容器,超级电容器已在电动汽车、移动通讯、太阳能和风力发电、航空航天和国防科技等方面发挥着重要作用[2]。

1.超级电容器概述超级电容器( supercapacitors或ultracapacitors),又称电化学电容器( electrochemical capacitors) 一般由电极材料、电解液、集流体和隔膜等组成,见图1中a和b,其中电极材料是影响其电化学性能的关键因素之一,而电解液则决定着超级电容器的工作电压窗口。

一般,超级电容器依据以下几种方式进行分类[3]:1) 根据电解液可分为水系电解液电容器有机电解液电容器以及固态电解液电容器;2) 根据电化学电容器的结构可分为对称型电容器和非对称型电容器;3) 根据电极材料及储能机理可分为双电层电容器法拉第赝电容器和混合型电容器。

C)图1. a)超级电容器充放电示意图;b)超级电容器装置示意图c) 超级电容器工作原理示意图双电层电容器的储能机理是在大比表面积的碳材料电极和电解质界面吸附相反电荷的正负离子,电荷储存在界面双电层中,通过电化学极化进行可逆吸/脱附从而储存和释放能量。

双电层电容器的电极主要为多孔碳材料,如活性炭、碳纳米管、介孔、碳和碳化物衍生碳等[4]。

对于这些碳材料,决定双电层电容性能的因素主要有材料比表面积、电导率和孔隙率,但很少有碳电极材料可以在这三个方面均有优异的表现,因此,人们仍在不断研究碳基双电层电容器材料。

超级电容器的电极材料的研究进展

超级电容器的电极材料的研究进展

超级电容器的电极材料的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步和新能源领域的飞速发展,超级电容器作为一种高效、快速储能器件,已逐渐引起科研工作者和工业界的广泛关注。

作为超级电容器的核心组件,电极材料的性能直接影响着超级电容器的电化学性能和实际应用效果。

研究和开发高性能的电极材料对于提升超级电容器的整体性能、推动其在新能源领域的应用具有十分重要的意义。

本文旨在对超级电容器的电极材料的研究进展进行全面的梳理和综述。

文章首先介绍了超级电容器的基本原理和电极材料在其中的作用,然后重点阐述了当前常用的电极材料类型,包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等,并分析了它们各自的优势和存在的问题。

接着,文章综述了近年来在电极材料研究方面取得的重要突破和进展,包括材料结构设计、复合材料的开发、表面改性等方面的研究。

文章对超级电容器电极材料的研究趋势和未来发展方向进行了展望,以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

二、超级电容器概述超级电容器(Supercapacitor),亦称为电化学电容器(Electrochemical Capacitor),是一种介于传统电容器和电池之间的储能器件。

其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命以及良好的环境适应性等特点,因此在能源储存和转换领域引起了广泛关注。

超级电容器的储能原理主要基于电极材料表面和近表面的快速、可逆的法拉第氧化还原反应或非法拉第的静电吸附过程。

相比于传统电容器,超级电容器能够提供更高的能量密度而相较于电池,它又具备更高的功率密度和更快的充放电速度。

这些独特的性能使得超级电容器在电动汽车、可再生能源系统、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

超级电容器的电极材料是其性能的决定性因素。

理想的电极材料应具备高比表面积、高电导率、良好的化学稳定性和环境友好性等特点。

目前,研究者们已经开发出多种类型的电极材料,包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等。

这些材料各有优势,但也存在一些问题,如比能量低、循环稳定性差等。

超级电容器研究进展

超级电容器研究进展

超级电容器研究进展XXX摘要:超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。

本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。

关键词:超级电容器电极材料电解质Research Progress of Super CapacitorAbstract:Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced.Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes1 引言超级电容器是最近几十年来,国内外发展起来的一种新型储能装置,又被称为电化学电容器。

超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。

它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率,又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。

与普通静电电容器相比较,超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。

此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护,有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。

超级电容器从出现到成熟,经历漫长的发展过程。

当今世界,越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。

美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头,其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。

与这些超级电容强国相比,我国超级电容器研发工作起步晚,发展快,如今已初具规模,并渐趋成熟,但仍存在一定差距。

2 超级电容器工作原理当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和法拉第准(假)电容理论。

超级电容器电极材料

超级电容器电极材料

超级电容器电极材料超级电容器是一种储能装置,它具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电等优点,因此在电子产品、新能源汽车、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。

而超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料的选择和设计。

本文将重点介绍超级电容器电极材料的研究进展和应用前景。

目前,超级电容器的电极材料主要包括活性碳、金属氧化物和导电聚合物等。

活性碳是一种常用的电极材料,具有较高的比表面积和良好的孔隙结构,能够提供丰富的储能空间。

金属氧化物电极材料具有较高的比电容和良好的电化学稳定性,如氧化铁、氧化钼等。

而导电聚合物电极材料具有良好的导电性和柔韧性,如聚咔唑、聚吡咯等。

这些电极材料各具特点,可以根据超级电容器的具体应用需求进行选择和设计。

近年来,石墨烯作为一种新型碳基材料,受到了广泛关注。

石墨烯具有高导电性、高比表面积和优良的机械性能,被认为是一种理想的超级电容器电极材料。

研究表明,采用石墨烯作为超级电容器电极材料,可以显著提高电容器的能量密度和功率密度,同时具有良好的循环寿命和快速充放电特性。

因此,石墨烯在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。

除了石墨烯,碳纳米管也是一种备受关注的电极材料。

碳纳米管具有优异的导电性和机械性能,能够有效提高超级电容器的电化学性能。

研究表明,将碳纳米管与其他电极材料复合使用,可以显著提高超级电容器的性能,如提高比电容、降低内阻等。

因此,碳纳米管在超级电容器电极材料中也具有重要的应用前景。

此外,金属有机骨架材料(MOFs)和碳化硅等新型材料也被广泛研究用于超级电容器电极材料。

MOFs具有高孔隙度和可调控的结构,能够提供丰富的储能空间和优异的电化学性能。

碳化硅具有优异的导电性和化学稳定性,能够有效提高超级电容器的性能。

因此,这些新型材料在超级电容器领域也具有广阔的应用前景。

总的来说,超级电容器的性能取决于电极材料的选择和设计。

目前,石墨烯、碳纳米管、MOFs和碳化硅等新型材料被广泛研究用于超级电容器电极材料,能够显著提高超级电容器的能量密度、功率密度和循环寿命,具有广阔的应用前景。

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展
吕进玉;林志东
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2007(021)003
【摘要】导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料,其电容主要来自于法拉第准电容.采用不同掺杂方式的导电性聚合物(n型或p型)作为电极材料使相应的超级电容器分为3种基本类型,这3种类型的超级电容器各具有不同的导电结构及特性.介绍了超级电容器导电聚合物的工作原理和导电聚合物电极材料的研究进展.【总页数】3页(P29-31)
【作者】吕进玉;林志东
【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TM5
【相关文献】
1.超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展 [J], 陈光铧;徐建华;杨亚杰;蒋亚东;葛萌
2.导电聚合物超级电容器电极材料研究进展 [J], 冯鑫
3.超级电容器电极材料用导电聚合物复合材料研究进展 [J], 谢师禹;于靖;翟威;李卓;代坤;郑国强;刘春太
4.导电聚合物基超级电容器电极材料研究进展 [J], 冯辉霞;王滨;谭琳;雒和明;张德

5.导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料 [J], 殷金玲;李一栋
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超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能分析

超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能分析

随着科学的发展,各项生产工作对储能器件工作能力的需求越来越高。

新型储能器件超级电容器在传统电容器工作优势的基础上新增了电池能量密度较高的优点。

电容器的功率更高,使用寿命更长,使用过程中的维修率更低,污染程度也更轻。

超级电容器中的双电层电容器功率高、使用寿命长,不足在于能量密度偏低。

而法拉第电容器恰好相反,内部能量密集程度显著,在工作状态下,其工作与氧化还原有关,可能会降低电容器的循环寿命。

将聚苯胺用作电容器电极的原材料,可发挥聚苯胺材料合成方便、形貌可控的优势[1]。

该文分析了超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能,有助于推动超级电容器的研究进展,并将超级电容器应用于太阳能、风能发电,助力社会经济发展。

1 超级电容器与聚苯氨电极材料概述1.1 超级电容器目前,储能装置研究领域重点关注了超级电容器的研制与发展。

与传统电容器相比,超级电容器既有相似之处,也有不同之处。

相似点:储能机理类似,充、放电过程效率较高,使用寿命较长,电容器能量密度较高。

不同点:超级电容器的功率密度显著较高,比传统电容器超出进90倍之多[2-3]。

鉴于超级电容器的上述应用优势,其在现阶段的新能源发展中成了研究的热点课题与重要发展方向,被应用于新能源发电、并网发电。

应用于新能源交通工具,可降低对石化资源的依赖性。

同时油电混合动力汽车还有助于减轻大气污染。

未来,超级电容器有望在军事领域进行拓展应用。

激光武器、潜艇、导弹及航天飞机等军事武器搭载超级电容器后,将达到更高的使用功率,提升战备军事实力。

1.2 导电聚苯胺基材料电极材料决定了超级电容器的电化学性能。

目前的电极材料应用研究领域主要在开发具有更高高比容量的新材料,目的是改善电容器的电极性能。

导电聚合物的电化学优势众多,其中较广泛的电压窗口、高导电率以及高比容量等特点最突出,并且导电聚合物的电化学活性易于控制,极大地提升了其在电容器电极材料中的应用表现。

此外,在性价比方面,导电聚合物的优势也比较明显。

新型聚合物电解质在超级电容器中的应用研究

新型聚合物电解质在超级电容器中的应用研究

新型聚合物电解质在超级电容器中的应用研究超级电容器作为一种高性能储能设备,在电子、汽车和能源领域具有广泛的应用前景。

然而,传统超级电容器的电解质常常由有机溶剂和盐类组成,存在着不稳定性、易燃性和有害性等问题。

为了解决这些问题,新型聚合物电解质被引入到超级电容器中,取得了显著的研究进展和应用成果。

聚合物电解质具有良好的化学稳定性和热稳定性,能够有效降低电解质的挥发性和易燃性,提高超级电容器的安全性。

同时,聚合物电解质还具有高离子导电性和低电阻特性,能够提高超级电容器的能量密度和功率密度。

因此,在超级电容器中应用聚合物电解质成为了一种重要的研究方向。

本文将针对新型聚合物电解质在超级电容器中的应用进行研究和探讨。

首先,我们将介绍聚合物电解质的基本特性和制备方法。

聚合物电解质可以通过聚合物合成技术和离子交换技术来制备,具有不同的离子导电性和机械性能。

在选择合适的聚合物电解质时,需要考虑其离子导电性、溶解度、稳定性和可加工性等因素。

接下来,我们将讨论聚合物电解质在超级电容器中的应用效果和优势。

新型聚合物电解质能够显著提高超级电容器的电化学性能和循环寿命。

由于聚合物电解质具有高离子导电性和低电阻特性,能够实现超级电容器的高能量密度和高功率密度。

同时,聚合物电解质还能够提高超级电容器的能量效率和快速充放电性能。

此外,我们还将研究聚合物电解质与其他功能组件的协同作用。

超级电容器由正负极材料、电解质和集流体等部件组成,它们之间的相互作用对超级电容器的性能有着重要影响。

聚合物电解质能够与正负极材料形成优良的界面,同时还可以与集流体形成稳定的电解质界面。

这种协同作用可以进一步优化超级电容器的电化学性能和循环寿命。

最后,我们将展望新型聚合物电解质在超级电容器中的未来发展方向。

随着科学技术的不断进步和创新,聚合物电解质的性能将进一步提升,超级电容器的应用领域也将进一步扩展。

可以预见的是,新型聚合物电解质将在储能领域发挥更加重要的作用,为人们的生活和工作带来更多便利和创新。

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超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展3陈光铧,徐建华,杨亚杰,蒋亚东,葛 萌(电子科技大学光电信息学院,成都610051)摘要 有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。

有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电。

根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型。

阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势。

关键词 电化学超级电容器 导电聚合物 聚苯胺 聚噻吩 混合类型电容器 全固态超级电容器Progress in Research on Conductive Polymer Elect rode Materials for SupercapacitorsC H EN Guanghua ,XU Jianhua ,YAN G Yajie ,J IAN G Yadong ,GE Meng(College of Opto 2electronic Information ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610051)Abstract Conducting polymer is a kind of important supercapacitor electrode materials.The electronic deloca 2lization of polymer will be enhanced for the conjugate structure in doped state.Conducting polymers are divided into three kinds of basic types according to the kind of doping and association.The principle and classification of the con 2ducting polymer are introduced.Recent progress in research and development on conducting polymer electrode mate 2rials for supercapacitors is reviewed.K ey w ords electrochemical supercapacitor ,conducting polymer ,polyaniline ,polythiophene ,hybrid capacitor ,all 2solid 2state electrochemical supercapacitor 3国家自然科学基金(60771044);电子薄膜与集成器件国家重点实验室开放课题(KFJJ 200806) 陈光铧:男,1984年生,硕士,研究方向为有机高分子材料及器件 Tel :028********* E 2mail :ghchen4@ 徐建华:男,1966年生,教授,主要从事有机电子材料及器件研究 Tel :028********* E 2mail :xujh9913@0 引言超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点,有着广阔的应用前景,如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。

特别是在电动汽车上,超级电容器与电池联合能分别提供高功率和高能量,既减小了电源的体积又延长了电池的寿命。

电极材料是超级电容器最为关键的部分,也是决定其性能的主要因素,因此开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究中最核心的课题。

导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料,其电容主要来自于法拉第准电容。

目前应用于超级电容器的导电聚合物主要有聚苯胺(Polyaniline )、聚噻吩(Polyt hiophene )、聚吡咯(Polypyrrole )等[1-4]。

1 超级电容器导电聚合物电极的工作原理及特点 多数聚合物分子主要由以定域电子或者有限离域电子(价电子)构成的共价键连接各种原子而成。

其中,键和独立的键价电子是典型的定域电子或是有限的离域电子。

根据目前已有的研究成果,虽然有机化合物中的键可以提供有限离域性,但是电子仍不是导电的自由电子。

当有机化合物具有共轭结构时,电子体系增大,电子的离域性增强,可移动的范围扩大。

当共轭结构达到足够大时,化合物即可提供自由电子,共轭体系越大,离域性越大。

因此有机聚合物成为导体的条件是有能够使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的共轭结构。

图1为PEDO T (聚乙撑二氧噻吩)的阳离子型链式聚合反应。

以导电聚合物为电极的超级电容器,其电容一部分来自电极/溶液界面的双电层,更主要的一部分是由法拉第准(假)电容提供。

其作用机理是:通过在电极上聚合物膜中发生快速可逆N 型、P 型掺杂和去掺杂的氧化还原反应,使聚合物达到很高的储存电荷密度,产生很高的法拉第准(假)电容而实现储存电能。

导电聚合物的P 型掺杂过程是指外电路从聚合物骨架中吸取电子,从而使聚合物分子链上分布正电荷,溶液中的阴离子位于聚合物骨架附近保持电荷平衡(如聚苯胺、聚吡咯及其衍生物);而发生N 型掺杂过程时,从外电路传递过来的电子分布在聚合物分子链上,溶液中的阳离子则位于聚合物骨架附近保持电荷平衡(如聚乙炔、聚噻吩及其衍生物)。

图2是PEDO T 在P 型掺杂及掺杂过程后分子结构的示意图。

PEDO T 的电化学电容行为通过掺杂/脱掺杂反应来实现。

导电聚合物电极在三维结构内部储存电荷使其作为超级电容器电极材料优于高比表面的活性炭,后者的充放电过程仅仅发生在电极材料和电解液界面的双电层中。

对于占多数的P 型导电聚合物而言,在阳极电化学充电过程中发生P 型掺杂反应,电子由导电聚合物通过集流体流向外电路,导电聚合物呈现正电性。

为保持电中性,电解液中的荷负电阴离子向电极表面迁移并进入聚合物的网络结构间隙以保持整体电中性。

在放电过程中,导电聚合物发生去掺杂反应,电子从外电路流向聚合物电极,正电性的导电聚合物被中和,聚合物网络结构间过量的阴离子以浓差扩散的方式向电解液中迁移,以保持整体电中性。

N 型聚合物电极充放电过程与P 型聚合物过程相反。

在以导电聚合物为电极材料的超级电容器中,充放电时,进出正极的是阴离子,进出负极的是阳离子。

多数有机电解质使用的阴离子是直径在0.5nm 左右的较大直径的离子,如BF 4-的直径是0.46nm ,PF 4-的直径是0.50nm ,ClO 4-的直径是0.48nm [4]。

因此,进出正极的阴离子的量是决定聚合物电容器容量的关键因素之一。

多数导电聚合物是无定型结构,分子间存在间隙,能容纳大直径阴离子进入其间。

导电聚合物的网络结构愈发达,内部纳米空隙率愈高,进入分子间隙的阴离子就愈多,其高功率、高容量特性就愈明显。

导电聚合物中这种分子间的间隙既可能存在于材料的表面又可能存在于材料的内部,这对于需要高容量、高功率的超级电容器具有十分重要的意义[5-7]。

2 导电聚合物电极材料的分类由于导电聚合物的掺杂形式以及可掺杂导电聚合物的种类不同,使得导电聚合物在作为超级电容器电极材料使用时可以有不同的组合方式。

目前超级电容器中导电聚合物电极主要有3种组合形式。

Ⅰ型聚合物超级电容器的2个电极由完全相同的P 型掺杂导电聚合物构成。

当电容器充满电时,阴极上的聚合物处于非掺杂状态,阳极上的聚合物处于完全掺杂状态。

放电时,处于非掺杂状态的聚合物进行氧化掺杂,处于掺杂状态的聚合物被还原。

当放电至两电极都处于半掺杂状态时,两极电压差为零。

可见,Ⅰ型电容器放电过程中所释放的电荷数量仅是满掺杂电荷的1/2,而且两极电位差较小(1V 左右)[8,9]。

Ⅱ型聚合物超级电容器的2个电极分别由不同种类导电聚合物组成,两者均可进行P 型掺杂。

由于选取的导电聚合物电极材料不同,发生掺杂的电位范围不同,使得电容器在完全充电状态下可以具有更高的电压差(一般为1.5V )。

在放电过程中,阴阳极电压差为零时,阳极P 型掺杂导电聚合物的去掺杂率大于50%,因此电极具有更大的放电容量[10,11]。

Ⅲ型聚合物超级电容器的2个电极的电极材料由既可以N 型掺杂又可以P 型掺杂的导电聚合物构成。

在完全充电状态下,电容器的阴极处于完全N 型掺杂状态,而阳极处于完全P 型掺杂状态,从而使两极间的电压差变大(3~3.2V )。

掺杂的电荷可以在放电过程中全部释放,极大地提高了电容器的电容量[12]。

这类电容器在充放电时能充分利用溶液中的阴阳离子,具有类似于蓄电池的放电特征,因此被认为是最有发展前景的超级电容器。

此类结构电容器的主要优点是电容器电压较高,电荷释放完全,充电时2个电极均被掺杂,电荷储存量大。

此外由于2电极同时掺杂,电极材料的电导率较高,电容器内阻小,输出功率大。

3 超级电容器导电聚合物电极的研究进展3.1 纯有机聚合物电极自1984年MacDiamid 发现聚苯胺的导电特性以来,历经20多年的发展,聚苯胺以其良好的化学稳定性、快速的脱掺杂能力而引起了广泛的关注。

Kwang Sun Ryu 等[13]研究了LiPF 6掺杂的聚苯胺电极材料,得到的比电容为107F/g 。

D.Krishna Bhat 等[14]用N 型和P 型掺杂的PEDO T 作电极材料得到比电容为121F/g 。

杨洪生等[15]以(N H 4)4S 2O 8为氧化剂,采用化学氧化法合成了具有多层次结构的聚苯胺颗粒,通过扫描电镜分析,聚苯胺的二次颗粒由一次颗粒集结而成,一次颗粒的粒径在1μm以下;并将2片聚苯胺电极组装成超级电容器测试,单电极比电容可达324F/g。

有机聚合物电极材料的制备一般为原位化学聚合和电化学聚合。

S.Ivanov等[16]详细比较了在质子酸掺杂条件下采用化学聚合法和电化学聚合法制备聚苯胺电极材料的表面结构和电化学行为的区别。

通过化学聚合法制备的聚苯胺电极具有粗糙且均一的表面结构,而采用电化学聚合法制备的聚苯胺电极具有紧密且呈粒状的表面结构。

通常情况下,采用电化学聚合法制备的聚苯胺电极材料具有较好的电容量和循环性能。

这是由于化学聚合法制备的聚苯胺成核速率较快,所形成的高分子链通常呈缠绕结构,不利于电解液中的离子扩散;而电化学聚合法制备的聚苯胺,特别是动电位扫描所制备的聚苯胺,由于氧化电位逐渐增大,更有利于聚苯胺在合成过程中的定向聚合和长大。

对于有机聚合物电极材料,由于电容器在充放电时电解质离子反复地进出电极材料,使得电极材料的分子结构遭到一定的破坏,共轭体系减小,电子离域性降低。

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