超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展
聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究
聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究近年来，随着电子设备迅速发展以及清洁能源需求日益增长，超级电容器作为一种高性能能量存储装置备受关注。
聚苯胺作为一种优秀的导电高分子材料，具有良好的导电性能和电化学反应活性，被广泛应用于超级电容器领域。
然而，纯聚苯胺电极材料的电容性能仍然有限。
为了提高聚苯胺电极的电化学性能，不断有研究者开展了聚苯胺复合电极材料的制备及其超级电容性能的研究。
聚苯胺复合电极材料的制备方法多种多样，包括原位聚合法、溶液混合法、电化学沉积法等。
其中，原位聚合法是目前最常用的制备方法之一。
该方法通过在聚苯胺溶液中添加相应的添加剂，如碳纳米管、氧化石墨烯等，在聚合反应过程中与聚苯胺形成复合结构，以增加材料的导电性和电化学反应活性。
例如，将碳纳米管引入聚苯胺溶液中，通过原位聚合得到聚苯胺/碳纳米管复合材料，可以显著提高电极材料的比表面积和导电性能，进而提高超级电容器的能量密度和功率密度。
此外，溶液混合法是另一种常用的制备方法。
该方法通过将聚苯胺和其他添加剂溶解在共溶溶剂中，并通过化学反应或物理混合将它们结合在一起。
例如，将聚苯胺与氧化石墨烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中，通过溶液混合得到聚苯胺/氧化石墨烯复合材料，可以提高电极材料的尺寸稳定性和电化学活性表面积，从而提高超级电容器的循环稳定性和电容性能。
除了制备方法的不同外，研究者们还通过调节添加剂的类型和含量，进一步改善聚苯胺复合电极材料的性能。
例如，在聚苯胺溶液中添加不同比例的金属氧化物（如Co3O4、MnO2），可以提高材料的离子扩散速率和电子传导性能，从而增加材料的容量和电流密度。
此外，引入氧化石墨烯等低维纳米材料也被证明能够提高聚苯胺复合电极材料的导电性和力学性能。
在制备了不同类型的聚苯胺复合电极材料后，研究者们对其超级电容性能进行了系统的研究。
通过电化学测试，可以测量材料的比电容、循环稳定性和能量密度等性能指标。
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。
柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究
柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为全球科研和产业界的研究热点。
其中，超级电容器作为一种能够快速存储和释放大量电能的电子器件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车、移动通信、航空航天等领域。
然而，传统的超级电容器电极材料往往存在柔韧性差、比容量低等问题，限制了其在可穿戴设备、柔性电子等领域的应用。
因此，研究和开发新型柔性超级电容器电极材料，对于推动超级电容器技术的进一步发展和拓宽其应用领域具有重要意义。
本文旨在探讨柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究。
我们将介绍柔性超级电容器的基本原理、分类及应用领域，阐述柔性电极材料的重要性。
我们将综述目前柔性超级电容器电极材料的研究进展，包括常见的电极材料类型、制备方法及其优缺点。
在此基础上，我们将提出一种新型的柔性超级电容器电极材料的设计思路，并详细介绍其制备过程、结构表征及电化学性能测试方法。
我们将对所制备的柔性电极材料进行系统的性能评估，包括其比容量、循环稳定性、倍率性能等，并探讨其在实际应用中的潜力。
通过本文的研究，我们期望能够为柔性超级电容器电极材料的设计和制备提供新的思路和方法，推动超级电容器技术的创新和发展，为未来的能源存储和转换领域做出贡献。
二、超级电容器基础知识超级电容器（Supercapacitor），也称为电化学电容器（Electrochemical Capacitor），是一种具有高能量密度和高功率密度的电子器件。
与传统的电容器和电池相比，超级电容器在储能和放电速度上都具有显著的优势。
其基础知识主要涉及电极材料、电解质、工作原理以及性能参数等方面。
电极材料：超级电容器的电极材料是其核心组成部分，直接影响其电化学性能。
常见的电极材料包括碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）以及金属氧化物（如氧化钌、氧化锰等）。
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。
2024年聚苯胺市场发展现状
2024年聚苯胺市场发展现状引言聚苯胺（Polyaniline，PANI）是一种具有导电性的高分子材料，具有优良的导电性、光电性和机械性能，因此被广泛应用于电子、能源和传感器等领域。
本文旨在分析聚苯胺市场的发展现状，包括市场规模、应用领域及发展趋势等方面，为相关行业提供参考。
市场规模近年来，随着新能源、智能电子和柔性电子行业的快速发展，聚苯胺市场规模不断扩大。
据市场研究公司的数据显示，2019年全球聚苯胺市场规模已超过10亿美元，并预计到2025年将达到20亿美元。
特别是在电子产品和能源存储领域，聚苯胺的市场需求将持续增长。
应用领域电子产品聚苯胺在电子产品中的应用广泛，例如有机发光二极管（OLED）和有机薄膜晶体管（OTFT）等。
聚苯胺具有良好的导电性和机械柔性，可用于制造柔性显示器、可穿戴设备和可折叠电子产品等。
随着智能手机和平板电脑等电子产品市场的不断扩大，对聚苯胺的需求也相应增加。
能源存储聚苯胺在能源存储领域中有着巨大的潜力。
聚苯胺作为超级电容器和锂离子电池等能源储存装置的电极材料，具有高容量、高循环稳定性和较低的成本等优势。
聚苯胺的应用可以提高能源存储设备的性能和使用寿命，满足人们对高效能源存储系统的需求。
传感器聚苯胺的导电性和敏感性使其成为理想的传感器材料。
聚苯胺传感器可以用于检测温度、湿度、气体、光线等物理或化学信号。
聚苯胺传感器具有灵敏度高、响应快、成本低等特点，因此在环境监测、生物传感和智能检测领域具有广泛应用前景。
发展趋势新能源汽车随着环保意识的增强和新能源汽车政策的扶持，全球新能源汽车市场增长迅猛，而聚苯胺作为电池材料的重要组成部分，将在新能源汽车领域迎来更广阔的市场。
聚苯胺电池具有高能量密度、快速充放电性能和较低的成本等优势，有望在电动汽车领域替代传统锂离子电池。
柔性电子柔性电子是一种新型电子技术，可以将电子设备弯曲、拉伸和折叠，具有轻薄、便携等特点。
聚苯胺作为柔性电子材料的重要组成部分，将在可穿戴设备、柔性显示器和智能标签等领域得到广泛应用。
聚苯胺电合成实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解聚苯胺的合成原理和电化学合成方法。
2. 掌握电化学合成聚苯胺的实验操作技能。
3. 研究不同合成条件对聚苯胺性能的影响。
二、实验原理聚苯胺（Polypyrrole，PPy）是一种具有导电性的导电聚合物，其合成方法主要有化学氧化法和电化学合成法。
本实验采用电化学合成法，通过在苯胺溶液中引入氧化剂，在电极上发生氧化还原反应，生成聚苯胺。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：苯胺、氧化剂（如过硫酸铵）、导电聚合物溶液、导电聚合物粉末、电极、电解液、电化学工作站等。
2. 实验仪器：电化学工作站、恒温水浴、磁力搅拌器、电子天平、玻璃电极、电极夹具、扫描电镜等。
四、实验步骤1. 准备工作：（1）配制苯胺溶液：称取一定量的苯胺，加入适量的溶剂（如无水乙醇）溶解，配制成一定浓度的苯胺溶液。
（2）配制氧化剂溶液：称取一定量的氧化剂，加入适量的溶剂溶解，配制成一定浓度的氧化剂溶液。
（3）准备电极：将导电聚合物粉末与导电聚合物溶液混合，涂覆在电极上，晾干备用。
2. 电化学合成：（1）将电极浸入电解液中，调整电极电位。
（2）开启电化学工作站，进行电化学合成实验，记录电流、电压等参数。
（3）实验结束后，取出电极，用扫描电镜观察聚苯胺的形貌。
3. 性能测试：（1）用电化学工作站测试聚苯胺的电化学性能，如电导率、氧化还原峰电流等。
（2）用电子天平称量电极的质量，计算聚苯胺的质量。
五、实验结果与分析1. 形貌观察：扫描电镜结果显示，聚苯胺在电极上形成均匀的薄膜，具有良好的导电性。
2. 电化学性能：（1）电导率：实验结果显示，聚苯胺的电导率随氧化剂浓度的增加而增加，在氧化剂浓度为0.1 mol/L时，电导率达到最大值。
（2）氧化还原峰电流：实验结果显示，聚苯胺的氧化还原峰电流随氧化剂浓度的增加而增加，在氧化剂浓度为0.1 mol/L时，氧化还原峰电流达到最大值。
六、实验结论1. 采用电化学合成法可以成功合成聚苯胺，且具有良好的导电性。
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。
聚苯胺的合成与聚合机理研究进展
一、聚苯胺的合成方法及其优缺 点
一、聚苯胺的合成方法及其优缺点
聚苯胺的合成方法主要包括化学氧化聚合法、电化学聚合法和生物合成法等。 其中，化学氧化聚合法应用最广泛，通过氧化剂和苯胺单体的反应制备聚苯胺。 该方法具有设备简单、产量高等优点，但反应条件较为严格，副反应较多，产物 的分子量和电导率受到一定限制。
内容摘要
聚苯胺的合成方法主要包括化学还原法、氧化还原法、界面缩聚法等。其中， 化学还原法由于其工艺简单、成本较低等优点，成为目前研究的主要方法之一。 在化学还原法中，通常使用有机还原剂，如抗坏血酸、硼氢化钠等，将苯胺单体 在酸性或碱性条件下聚合生成聚苯胺。
内容摘要
此外，氧化还原法也是常用的合成方法之一，使用氧化剂如过硫酸盐、双氧 水等将苯胺氧化聚合生成聚苯胺。界面缩聚法是一种液相合成方法，将苯胺单体 在溶液中聚合，形成聚苯胺纳米纤维或薄膜。
三、聚苯胺的应用领域与挑战
因此，针对聚苯胺的结构和性质进行改性研究，提高其应用性能和降低成本， 是未来亟待解决的问题。
四、聚苯胺的合成与聚合机理研 究现状
1、聚苯胺的合成方法及其影响 因素
1、聚苯胺的合成方法及其影响因素
化学氧化聚合法是制备聚苯胺最常用的方法。在这个过程中，苯胺单体在氧 化剂的作用下发生氧化聚合反应，生成聚苯胺。反应条件如温度、pH值、氧化剂 种类和浓度等对聚苯胺的分子量、分子量分布和电导率等性质有重要影响。通过 控制这些参数，可以优化聚苯胺的合成。
内容摘要
引言：随着科技的不断进步，纳米纤维在各个领域的应用越来越广泛。其中， 聚苯胺纳米纤维因其独特的性能和广泛的应用前景而备受。本次演示将详细介绍 聚苯胺纳米纤维的合成方法及应用进展。
内容摘要
一、研究背景聚苯胺纳米纤维是一种由苯胺单体在氧化剂作用下聚合而成的 导电高分子材料。其具有优异的导电性能、良好的化学稳定性和机械强度，在电 子、生物医学、建筑等领域具有广泛的应用前景。近年来，研究者们不断探索聚 苯胺纳米纤维的合成方法，以拓展其应用领域。
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。
超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展
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
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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。
超级电容器用聚苯胺的电化学合成与性能研究
第26卷 专辑中 国 稀 土 学 报2008年8月V ol. 26 Spec. Issue JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY Aug. 2008超级电容器用聚苯胺的电化学合成与性能研究王 琴1, 李建玲1* , 高 飞1, 武克忠1,2, 王新东1(1．北京科技大学理化系，北京 100083；2．河北师范大学化学与材料科学学院，河北 石家庄 050016)摘要：采用循环伏安法在0.2 mol/L 苯胺和0.5 mol/L H 2SO 4介质中电化学合成了聚苯胺膜。
用这种聚苯胺作为电极，用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒流充放电技术对其进行电化学性能表征。
扫描电镜的结果显示，循环伏安法制备的聚苯胺膜呈现多孔结构，使得该聚苯胺膜具有相当大的比表面积，聚苯胺颗粒之间也存在大量显微缝隙，因而有利于离子在其中的扩散和迁移，并使之具有相当高的容量。
经过数据拟合，发现聚苯胺电极的比容量随电流密度的提高而呈指数形式的衰减。
关键词：聚苯胺；电化学电容器；循环伏安法；比容量中图分类号： O646 文献标识码： A 文章编号：1000-4343 (2008)-0400-04收稿日期：2008-04-31; 修订日期：2008-05-08作者简介：王 琴 (1982-)，女，安徽人，硕士生，研究方向: 电化学电容器 * 通讯联系人 (E-mail:**********************)电化学超级电容器作为一种新型储能装置已经越来越受到人们的关注，它具有比蓄电池更高的功率密度和循环寿命，比传统电容器具有更高的电容值和能量密度，其电容值是传统电容器的20~200倍[1]，可以应用于很多领域，如：高能脉冲激光器、混合电动汽车、燃料电池、移动电话、微机等。
电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素，有机导电高分子具有充放电迅速、循环寿命长、价格便宜、易于合成等诸多优点，基于这些优点，使用导电聚合物作为电化学电容器的材料正成为一个新的发展方向。
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。
超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究
4.学位论文刘黎明RuO<,2>包覆的TiO<,2>纳米复合电极材料及其在超级电容器中的应用2005
超级电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件。由于兼有高能量密度、高功率密度和长循环寿命的特性,超级电容器具有许多特殊的用途,如用于混合电动汽车、高功率脉冲激光器、便携式电子器件等。超级电容器的电容来自于电极材料与电解液界面处所形成的双电层,或者是发生在电极材料表面或内部的氧化还原反应。电极材料是决定其性能的关键因素,因此研发新颖的电极材料一直是超级电容器领域的热点。相比其他电极材料来说,RuO2由于导电性好、电化学性能稳定、比电容量高,被认为是最好的超级电容器电极材料,但由于RuO2价格昂贵限制了它的实用化。因此如何最大限度地提高RuO2的利用率,降低成本是制备基于RuO2的高性能超级电容器面临的最大挑战。
超级电容器作为一种新型的储能元件,以其优异的功率特性和循环性能而得到广泛关注。人们在对电容器的研究过程中,重点在于研究和开发具有高比能量,高比功率电容的电极材料的研究上。目前用于超级电容器的电极材料主要有三种:碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中作为超级电容器电极材料的聚苯胺(PANI)因为具有高比容量、快速的动态充放电性能和掺杂/脱掺杂过程以及良好的化学稳定性、低廉的成本而成为第二代超级电容器电极材料的首选。本文按照用于电极材料的PANI的不同形式,对PANI电极材料的几个类型进行了简要介绍。
聚苯胺汇总同轴纳米纤维与层次结构的高性能超级电容器
聚苯胺/二氧化锰同轴纳米纤维的制备以及性能的研究实验方案实验部分2.1实验部分根据Wan报道et al，实验方案通过微小修改，聚苯胺纳米纤维已经首先被合成。
苯胺单体通过减压蒸馏获得。
D-CSA为掺杂剂，过硫酸铵为氧化剂，使用前未经纯化。
这个合成过程对PANI -(d csa),如下所示：苯胺(2mmol)混合了D-CSA(1mmol溶于10毫升的蒸馏水),冰浴条件下搅拌大约30分钟。
然后,加入一个提前冷却了三次以上的混合物APS水溶液(2mmol溶于5毫升蒸馏水)这个聚合反应在12个小时的冰浴条件下进行。
反应得到的绿色沉淀分别用蒸馏水、无水乙醇清洗、过滤，最后在60摄氏度条件下烘干6小时。
2.2合成聚苯胺二氧化锰同轴纳米纤维40毫克作为合成的聚苯胺纳米纤维溶于于20毫升蒸馏水，然后在搅拌20分钟的条件下加入20毫升0.06mol/L的高锰酸钾溶液。
用蒸馏水和无水乙醇清洗、过滤，收集沉淀,洗然后在60C下干燥6个小时。
这个汇总的内容在混合可以很容易地调整只有改变KMnO4浓度2.3 性能表征为准备的产品具有x射线粉末衍射测量（日本岛津公司xrd - 6000 铜Ka辐射，每一分钟的扫描速率扫描电子显微镜检查法和透射电子显微镜）操作在200千伏配备一个能量色散x 射线谱仪N2吸附/解吸是由Brunauer -艾美特出纳员测量使用三星- 3000表面积分析仪热重量分析在1摄氏度/10分钟的升温速率、流动氮气条件下进行。
2.4 电化学测量电化学测量是在1mol 硫酸钠水溶液中，采用的是三电极模式条件下进行。
工作电极准备通过混合活性材料这种混合物被涂在1平方厘米的石墨纸在120摄氏度烘干约2个小时形成电极表层。
活性物质的质量约为0.8mg.这个参比电极和对电极分别是一个Ag / AgCl电极和铂箔。
典型CV 曲线在-0.1~0.9v之间。
结果讨论1显示了x射线衍射模式取得时的pani汇总同轴纳米纤维。
所有的山峰可以被索引到单斜K-birnessite汇总。
石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料
而， 在掺杂和去掺杂过程中 ， 导电聚合物容易发生溶胀和收缩行为， 这往往会破坏电极并使其 电化学
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ￣５ － ３ １ ． 基金项 目：国家 自然科 学基金 （ 批准号 ： ５ ０ ７ ７ ３ ０ １ ２， ５ １ １ ７ ３ ０ ２ ７ ） 、国家重点基础研 究发展计划 （ 批准号 ： ２ ０ １ １ Ｃ Ｂ ６ ０ ５ ７ ０ ２ ） 和 海纳米 科技项 目（ 批准号 ：ｉ ０ ５ ２ ｎ ｎ ＇ Ｊ Ｘ ￣ ０ ０） 资助． 联系人简介 ： 卢红斌 ， 男 ，博士 ， 教授 ， 博士生导师 ， 主要从事多尺度石墨烯基复合材料 的可控制备 、 性能及应用研究．
装置 ，以面对不 可再 生资源 的 Ｅ ｌ 益 枯竭 以及环境 污染 的加 剧．超 级 电容器 作 为一种 兼 有传 统 电容器 与
二次 电池优 点 的新 型储 能器件 ，能提供 高于传 统 电容 器 的能量 密度 ，以及 相较 于 二次 电池 更加 优异 的
功率 密度 和循环 寿命 ， 有望 广泛应 用在 能量 转 化 、航 天 系统 、 通 讯 工程 以及微 电子器 件 等领 域 ．众 所
们 的广 泛关 注 ． 导 电聚 合物基 超级 电容器 通常是 赝 电容器 ，通过 在 电极 本 体材 料 中发 生 氧化 还 原反 应储 存 电荷．
相较 于碳基 的双 电层 电容 器 ， 赝 电容器通 常具有 更高 的能量 密 度和 相对 较低 的功率 密度 ．这是 因为 赝
电容器在整个电极 内部均可发生反应 ， 而碳基电容器仅能在其电化学表面储存 电荷．然而， 考虑到 电
１ ７ ０ Ｖ
０ ． ３ Ａ ｇ ～ ３ Ａ －ｅ ｍ
７ ９ ％ ／ ８ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ３ ３ ０ Ｆ ・ｅ ｍ一 ／ １ ０ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ９ ０ ． ７ ％ ／ ５ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ６ ７ ％ ／ ４ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ７ ４％ ／ １ ０ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ９ ０％ ／ ５ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ９ ８ ％ ／ １ ０ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ７ ９％ ／ １ ０ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ７ ３％ ／ ５ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ ６ ４％ ／ ５ ０ ０ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｓ
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。
聚苯胺电解质材料的性质和应用研究
聚苯胺电解质材料的性质和应用研究导言聚苯胺是一种聚合物，具有良好的导电性和稳定性，被广泛应用于电化学传感、能量存储和转化等领域。
电解质是电化学传感和电化学能量存储的关键组成部分，聚苯胺作为一种电解质材料，具有许多独特的性质和广泛的应用前景。
本文将从聚苯胺电解质材料的性质和应用两个方面进行探讨。
一、聚苯胺电解质材料的性质1. 导电性聚苯胺具有良好的导电性，可以由不导电的化合物通过电化学氧化还原反应变成导电的物质。
在导电性能方面，聚苯胺被广泛用于电化学传感领域。
由于聚苯胺电解质具有好的导电性能，可以用于制备超级电容器、燃料电池和锂离子电池等电化学器件。
2. 稳定性聚苯胺电解质具有优异的稳定性，即在酸碱环境下，聚苯胺电解质的性能依然稳定。
这种稳定性使得聚苯胺电解质可以在不同的环境条件下工作，具有广泛的应用前景。
3. 界面反应能力在聚苯胺电解质材料中，通过控制聚苯胺分子内部的化学键的结构，可以调控电解液-电极的界面反应，从而实现高效的电能转化与储存。
在聚苯胺的分子中，不同的物理或化学性质的官能团之间可以通过共价结构发生作用，使得聚苯胺电解质材料具有重要的应用价值。
二、聚苯胺电解质材料的应用1. 电化学传感器聚苯胺电解质材料被广泛应用于电化学传感器中，这是因为聚苯胺具有良好的电导性，具有对电化学分子酶传感器和电化学生物传感器等传感器的优异的性能和可升级性，使得聚苯胺电解质材料成为电化学传感器制备的重要材料。
2. 超级电容器超级电容器是电化学能量存储器中的一种，具有高功率密度、快速储能和电池寿命长等优点。
聚苯胺电解质材料可以作为超级电容器的储能部分，使超级电容器具有更好的电化学特性。
3. 锂离子电池锂离子电池作为目前电动汽车和电子设备中广泛应用的电化学储能器材料，聚苯胺电解质是锂离子电池中的应用重点领域之一。
聚苯胺电解质材料具有优异的离子导电性和电化学稳定性，可以为锂离子电池的优化提供新的解决方案。
结论总体而言，聚苯胺电解质作为一种多功能材料，由于其良好的导电性和稳定性，被广泛应用于电化学传感、能量存储和转化等领域。
聚苯胺的合成及其电化学性能研究
聚苯胺的合成及其电化学性能研究聚苯胺是一种具有重要应用价值的有机高分子材料，其在电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域都有广泛的应用。
本文将介绍聚苯胺的合成方法及其电化学性能研究进展。
一、聚苯胺的合成方法1. 化学氧化法聚苯胺最常用的合成方法之一是化学氧化法。
该方法是将苯胺与氧化剂反应，生成聚苯胺。
常用的氧化剂有过氧化氢、过氧化铵、氯酸钾等。
在实验中，通常将苯胺与氧化剂混合溶液在低温下反应，反应后用水洗涤、乙醇洗涤等步骤进行纯化。
2. 电化学合成法电化学合成法是另一种常用的聚苯胺合成方法。
该方法是在电解池中将苯胺置于阳极处进行电化学氧化，在电极表面生成聚苯胺。
实验中，电化学合成法的电解液通常为硫酸和苯胺；电极材料常为铂、金等贵金属。
3. 辐射法辐射法是一种新型合成聚苯胺的方法，该方法利用辐射原理，将苯胺溶液辐照一段时间后合成聚苯胺。
该方法具有无需氧化剂，反应时间短等优点，但现阶段还存在一些问题需要解决。
二、聚苯胺的电化学性能研究进展1. 电学导电性聚苯胺是一种具有良好导电性的高分子材料。
研究表明，聚苯胺的导电性与其掺杂物种类和浓度、氧化程度、结晶度等因素密切相关。
目前，常用的掺杂物有磺酸、盐酸、硝酸等，掺杂浓度过高会降低聚合物的导电性。
2. 电化学性能聚苯胺具有良好的电化学性能，可以作为电极材料用于电化学传感器、光电转换器等领域。
研究表明，聚苯胺电极对氨气、氧气、亚硝酸等物质具有良好的响应性。
此外，聚苯胺还可以作为超级电容器电极材料，具有高电容性能，可以应用于电动汽车、智能电网等领域。
3. 应用领域由于聚苯胺具有良好的电学导电性和电化学性能，因此被广泛应用于电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域。
此外，聚苯胺还可以用作催化剂载体、气体分离膜等材料，在能源、环保等领域也有广泛的应用。
综上所述，聚苯胺具有广泛的应用前景和研究价值。
随着社会科技的不断进步，聚苯胺的合成方法和性能研究也将不断完善，推动聚苯胺的应用领域不断扩展。
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超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展杨 蓉1,2 康二维1 崔 斌2 谢 钢2 蒋百灵3(1.西安理工大学理学院,西安 710048; 2.西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室,西安 710069;3.西安理工大学材料科学与工程学院,西安 710048)摘要 介绍了超级电容器及其电极材料的工作的原理,综述了近年来导电聚苯胺电极材料的研究进展及现状,并探讨了其发展方向和研究重点。
关键词 超级电容器 聚苯胺 电极材料超级电容器也称电化学超级电容器,是20世纪七八十年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件,其具有法拉级的超大电容量,比同体积的电解电容器容量大2000~6000倍,功率密度比电池高10~100倍,具有工作温度范围宽、可大电流充放电、充放电效率高的优点,充放电循环次数可达10万次以上,循环效率高(大于99%),并且免维护。
超级电容器可广泛应用于机动车启动、电动工具、太阳能发电、电厂峰谷平衡、国防等领域,其优越的性能及广阔的应用前景受到了各个国家的重视[1-3]。
根据存储电能的机理不同,超级电容器可分为双电层电容器和赝电容器[4]。
双电层电容器使用的电极材料多为多孔碳材料,如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管(CNT s)等。
赝电容器也叫法拉第准电容器,其产生机制与双电层电容器不同,通常具有比双电层高10~100倍的比容量和比能量。
目前赝电容器的电极材料主要为一些金属氧化物和导电聚合物[5]。
用导电聚合物作为超级电容器的电极材料是近年来发展起来的。
常见的导电聚合物材料有聚吡咯(PPY)、聚噻吩、聚苯胺(PAN I)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔二茂铁、聚亚胺酯及它们衍生物的聚合物如聚3-(4-氟苯基)噻吩、聚反式二噻吩丙烯氰等。
目前对导电聚合物电容器的研究主要集中在提高其循环寿命上。
PAN I因其具有独特的电化学活性、较强的化学稳定性、原料易得、制备方法简单且条件易于控制、结构多样化、环境稳定性高等优点而成为当前研究得较多的导电聚合物之一,也是作为超级电容器电极材料研究最多的。
笔者现就PAN I 电极材料的工作原理及研究进展作一介绍。
1 导电聚合物超级电容器电极材料的工作原理及特点导电聚合物作电化学电容器的电极材料是近年来发展起来的一个新的研究领域。
其电能储存机理是通过电极上聚合物中发生快速可逆的n型或p型元素掺杂和去掺杂氧化还原反应,使聚合物达到很高的储存电荷密度,由于材料表面及内部分布着大量的可充满电解液的网络结构微孔,电极内电子、离子的迁移可通过与电解液内离子的交换完成,从而产生很高的赝电容达到储能目的。
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,更主要的部分来自电极在充放电过程中的氧化、还原反应。
在导电聚合物的充放电过程中,电化学反应发生在材料的三维立体结构中而非仅仅在材料的表面。
PAN I在掺杂过程中,每两个苯环结构可以得到一个电子,在某些特定环境下还可以更高,这意味着PAN I中的电荷密度在掺杂状态下,比电容量可以达到500F/g以上[6]。
导电聚合物材料具有良好的电子导电性,因此制作的电容器内阻小;导电聚合物电极在表面和体相均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,其比能量比活性炭要大2~3倍。
相比R u O2电极活性物质,聚合物电容量虽然稍小,但考虑到价格因素,导电性聚合物在用作超级电容器电极材料方面具有较大的优势。
2 导电PAN I超级电容器电极材料的研究进展2.1 质子酸掺杂PAN I电极材料PAN I的结构和物理、化学性能强烈依赖于合成和掺杂方法。
采用一系列合成和掺杂方法如化学掺杂、电化学掺杂、光诱导掺杂、离子注入掺杂、质子酸掺杂和二次掺杂均可获得具有新的物理、化学性能的导电PAN I[7]。
在盐酸介质中采用化学聚合法或电化学聚合法均可制备出质子酸掺杂导电PAN I。
钟新仙等[8]以二氧化锰为氧化剂制备的PAN I在电流密度为5mA/c m2下的单电极比电容达260F/g,300次循环后比电容仍有204F/g,比以过硫酸铵作氧化剂制备的PAN I 具有更好的循环性能和更高的比容量。
丛文博等[9]用盐酸掺杂PAN I,经N aOH溶液去掺杂后,以PAN I为正极材料,活性炭为负极材料,在有机电解液中组装了混合电容器。
当充电截止电压在1.5V时,电容器比容量最高可达36.0F/g, 1100次充放电循环后比容量保持在初始容量的94.2%。
张爱勤等[10]在低温下合成了盐酸掺杂PAN I,聚合物呈颗粒状堆积,颗粒粒径为300~500n m;电流密度为8mA/c m2时PAN I在酸性电解液中的单电极比电容高达512F/g,100次循环后比电容为初始容量的94.1%,循环性能良好。
他们[11]还制备了十二烷基苯磺酸掺杂的导电PAN I材料,研究了以其作为电极材料的超级电容器在不同电解液中的性能。
收稿日期:2010 02 10结果表明,电流密度为6mA/c m2时PAN I电容器在酸性电解液(1m o l/L H2SO4)中容量高达108.4F/g、循环性能好。
崔利等[12]选取了两种小分子羧酸草酸和柠檬酸为掺杂剂。
这两种有机酸尺寸小,易于扩散,其掺杂过程比较好控制,而且对环境不会造成污染。
将制得的草酸掺杂PAN I和柠檬酸掺杂PAN I,与盐酸掺杂PAN I进行了对比研究,发现3种酸掺杂的PAN I具有不同的空间结构,电化学性能也有差异。
其中草酸掺杂的PAN I表现出更优良的电化学电容行为,单电极比电容可达670F/g。
米红宇等[13]利用乙酸为溶剂和掺杂剂制备了掺杂PAN I,发现低温(0 )制备的乙酸掺杂PAN I在1mo l/L H2S O4溶液中呈现较好的电容性质,5mA/c m2放电时电容值达407F/g,比室温制备的PAN I比电容(212F/g)高48%。
不同的掺杂物种、掺杂方式对PAN I的结构、稳定性的影响甚大[7]。
采用小分子无机酸(如盐酸)掺杂的PAN I具有较好的导电性,但其溶解性和稳定性较差。
近年来的研究发现,用大分子有机酸,如磺酸类(对甲苯磺酸等)作为质子提供源,可以有效地解决PAN I的加工性能和可溶解性能,这也是目前解决PAN I加工性能的一个重要研究方向[14-16]。
吕新美等[14]在低温条件下合成了樟脑磺酸掺杂PAN I 微管,苯胺单体与樟脑磺酸的物质的量比为11时所得掺杂态PAN I电极具有较好的循环稳定性,单电极比电容达到522F/g。
黄惠等[16]则采用复合酸掺杂导电PAN I,发现质子酸阴离子越大,PAN I的电导率相对越好,复合酸掺杂的PA N I电导率最大可达13.5S/c m。
复合酸掺杂的PAN I粒度分布比较均匀,约有90%的PAN I颗粒集中在15.4 m;热重分析表明,复合酸掺杂PAN I的热稳定性较单一酸掺杂PAN I 有很大提高。
研究表明[15-18],无论是在水相电解液中还是在有机非水电解液中,PAN I电极材料的性能都相当稳定。
王晓峰等[18]采用化学氧化聚合法制备了PAN I电极材料,所制备的PAN I具有高于420F/g的比电容和良好的电化学特性。
采用该PAN I作正极、高比容量活性炭作负极、38%H2S O4作电解液制备了复合型电化学电容器,其工作电压达1.4V,最大比容量达57F/g,最大比能量达15.5W/kg。
电容器在200mA/c m2放电条件下真实功率达到2.8W/g,峰值比功率达到20.4W/g,循环工作寿命超过1000次。
2.2 纳米结构PAN I电极材料较小的粒径可使材料具有较大的比表面积,有利于电极活性物质的充分利用。
丛文博等[19]合成的纳米PAN I在1m ol/L H2SO4溶液中的电容性能表明,放电电流密度为1、4.5、10mA/c m2时,比容量分别为654、591、525F/g。
经恒定电流10mA充放电循环1000次,衰减仅为初始容量的10.7%。
V.G upta等[20-21]在恒电位下于不锈钢表面沉积出大面积的PAN I纳米线网络,该电极在1m o l/L H2SO4溶液中获得比电容742F/g,比功率16k W/kg。
由于PAN I纳米线形成的多孔网络使其拥有了更大的表面积进行氧化还原反应,因而在大电流密度放电下比非纳米线结构的PAN I相具有更好的电化学稳定性。
陈宏等[22]采用脉冲电流方法合成了具有一维纳米结构的PAN I纳米纤维,其与颗粒状PAN I 相比具有更大的电容容量,比电容可达699F/g,比能量为54.6W h/kg,且该材料具有良好的充放电性能和循环寿命。
辛凌云等[23]利用界面扩散聚合法制得了樟脑磺酸掺杂PA N I纳米管或纳米纤维。
测试结果表明,PAN I纳米管在5 mA/c m2放电时比电容值可达249F/g,比相同条件下PAN I 纳米纤维的比电容高14.7%,而比PAN I粉末的比电容高41.5%。
2.3 PAN I复合电极材料(1)PAN I/PPY复合型电极材料有机导电高分子如PAN I、PPY和聚噻吩等是比较理想的超级电容器电极材料。
但由于掺杂剂分子往往比较小,容易从单层导电高分子膜内扩散出来,导致膜的电容稳定性差[24]。
朱日龙等[25]通过分层聚合方法在不同单体溶液中制备了由PPY和PAN I复合的多种导电高分子膜,研究了PPY和PAN I的沉积顺序对导电高分子材料电容性能的影响。
发现以PPY为底层的复合型电极的电容性能远高于其它复合型电极或单层膜电极。
PAN I/PPY/不锈钢和PPY/PAN I/PPY/不锈钢电极的比电容分别高达196.08F/g和212.53F/g。
复合型导电高分子具有多层膜结构,能够增加扩散阻力,且热稳定性好[26-27],有可能提高电极材料的电容性能[28-29]。
(2)PAN I/活性炭复合电极材料PAN I/活性炭复合电极材料可分为两类:一类是将PAN I 与CNT s或碳纤维复合,另一类是将PAN I与高比表面积的活性炭电极材料复合。
CNT s分为单壁CNT s和多壁CNT s(MW CNT),由于其独特的结构、良好的导电性能和力学性能,吸引了众多研究人员的关注。
PAN I/MW CNT的复合较为多见[30-34],该复合材料电容保持性较好,而且有较好的稳定性。
Z hou Y.K.等[35]通过原位化学聚合法制备了PAN I/单壁C NT s复合电极材料,发现CNT s和PAN I颗粒之间形成了紧密的电荷传输混合体,而不是单纯的弱分子连结。
这种电子传输混合体降低了离子扩散阻抗,有利于电荷的传输,改善了电极的功率特性。
在1m o l/L N a NO3电解液中,单壁CNT s含量仅为8!时,复合电极的比电容达到190.6F/g。