导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料

摘 要 ：本文综述 了基于导 电聚合物 的复合材料 （导电聚合物 ／碳 材料 、导 电聚合物 ／金属氧化物材料 、
导 电聚合物 ／碳 材料 ，金属氧化物材料 ）作 为电极材料在超级 电容器 中的应用进展 ，指 出将导 电聚合物 与碳
材料 或金 属氧化物复合 ，双 电层 电容 与法拉第准 电容结合 ，有机材料 与无机 材料结合 ，是超级 电容器 电极 材
若 既想 利 用导 电聚合 物 的独 有 优点 ，同 时又 要 克服其存在的缺点 ，可以将导电聚合物与其 它电极 材 料进 行 复合 ，将 双 电层 电容 与法 拉第 电容 结合 ， 将有 机 材料 与 无机 材 料结 合 ，利 用各 组 分 间 的协 同 效应 来提 高整 体综 合性 能 。
化 学 工 程 师 Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
２０１１年第 ７期
文章 编号： ｏｏ。 ４‘ ’０７－００４ －０４
导 电聚合物复合材料作 为超级 电容 器 电极材料
殷金 玲 ，李一 栋
（１．哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院，黑龙江 哈尔滨 １５０００１：
２．黑龙江工商职业技术学院 机械工程系，黑龙江 哈尔滨 １５００８０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ （ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉ－ ａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｂｒ ｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓ ａｎｄ
收稿 日期 ：２０１１－０４—１４ 基金项 目：哈尔滨工程大学基础研究基金资助项 目（ＨＥＵＦＴ０８００８） 作者简介 ：殷金 玲（１９７９一），女 ，辽 宁大 连人 ，讲师 ，博 士 ，主要从事化
学 电源及 电极材料 的研究 。
原理也是产生准法拉第 电容 ，此电化学反应不仅仅 发 生在 材料 的表 面 ，主要 发生 在 材料 的三维 立 体 结 构中 ，从而使导电聚合物 电极能够存储高密度 的电 荷 ，产生大的准法拉第 电容。但是该类材料机械性 能 不佳 ，长 期 循 环稳 定 性 能 较 差 ，且 工 作 电 压 和储 能密 度有 待提 高 。
ＹＩＮ Ｊｉｎ—ｌｉｎｇ ．ＬＩ Ｙｉ—ｄｏｎｇ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Hale Waihona Puke Baiduｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａ￣ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ）
ｃａｒｂｏｎ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｒ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｄｏｘ ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ｏｒｇａｎｉｃ
ｍ ａｔｅｒ ｉａｌｓ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍ ａｔｅｒ ｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．
１ 导 电聚 合 物／碳 材 料 二 元 复 合 材 料
１．１ 导 电聚合物／活性炭 活性炭是最常见且价格低廉 的碳材料 ，其具有
很高 的比表 面积 ，电化学稳定性好 ，但含有大量的 微 孔 表 面 ，离 子 迁 移 阻力 大 ，导 电聚 合 物 与 活 性 炭 复合可 以改善其性能 ，常用的复合方法主要有原位 化 学聚合 和 电化学 聚 合 。如毛 定文 等 …以过 硫 酸铵
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ；ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ；ｃａｒｂｏｎ ｍ ａｔｅｒ ｉａｌｓ
超 级 电 容 器 是 一 种 性 能 介 于二 次 电 池 与传 统 电 容 器 之 间 的新 型 储 能 装 置 ，因其 具 有 功 率 密 度 高、充放电速度快 、循环寿命长等优点 ，而广泛应用 于 电动汽 车 、通 讯 、数 码产 品等 领域 。应 用 于超级 电 容器 的 电极 材 料 主 要包 括 ：碳 材 料 、金 属 氧 化 物 和 导 电聚合 物 。对 于采 用碳 材料 的超 级 电容器 的工 作 原 理 是 通 过 由离 子 和 电子 在 电解 液 和 电极 表 面 分 离 形成 双 电层来 完 成能量 的存 储 。采 用金属 氧化 物 的超级 电容 器 的工 作原 理是 通 过在 电极 ／溶 液界 面 发 生 快 速 的氧 化 还 原 反 应 产 生 的法 拉 第 准 电容 来 存储能量 。电极面积相同时，准法拉第 电容通常是 双 电层 电容 的 １０～１００倍 ，但 由于 该类 材料 的结 构 不 利 于 电解 质 的 渗 透 ，因而 导 电性 差 ，材 料 的利 用 率不高 ，且其瞬间大电流充放 电的功率特性不及双 电层 电容器 。采 用 导 电聚合 物 的超 级 电容器 的工作
料 研 究 的重 要 发 展 方 向 。
关键词 ：超级 电容器 ；导电聚合物 ；金属 氧化物 ；碳材料
中图分类号 ：ＴＭ９１ １
文献标识码 ：Ａ
Ｈｙｂｒｉｄ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍ ｅｒｓ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ