聚苯胺活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究

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1、聚苯胺／活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究摘要本文用电化学聚合法制备了聚苯胺及其复合电极材料，利用扫描电镜、红外光谱等测试手段对材料进行了表征。并采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIs)及等效电路模拟分析等技术测试其电化学性能。对电极制作工艺及其优化、电解质溶液的选取、电容器的组装等问题展开了一系列研究。主要内容和结果如下：1．聚苯胺材料制备及其电容性能研究在有机体系下，通过循环伏安法在铂电极上聚合聚苯胺，聚苯胺电极在浓度为lmo儿的“C104／乙腈电解液中具有良好的电容性能。聚苯胺电极比电容高达320．8F儋。当电流增大lo倍时，比容量

2、仍然能够达到260．oF儋以上，，必率高于95％。50mV／s扫描速率下，CV循环500圈后图形基本没有变化，表明在有机体系下聚合的聚苯胺具有良好的循环稳定性。2．活性炭电极制备与表征研究了碳电极的制作工艺，考察了活性炭电极在有机体系下的电化学性能。结果显示，活性炭电极在乙腈电解液中充放电曲线均接近线性，比容量为103．3F儋。looO次循环后比容量为82．4F儋，是初始容量的85％。库伦效率为96％以上。交流阻抗测得电极等效串联内阻ESR约为13．8Q。3．聚苯胺／活性炭复合材料电容性能研究采用循环伏安法制备的聚苯胺／活性炭复合材料单电极比容量可达290．7

3、F儋，远高于纯活性炭单电极，表现出明显的法拉第准电容特性。ESR约为6．5Q，且复合材料的大电流充放电性能也有一定改善。循环1000次后，比容量衰减15．7％；采用恒电压法制备的聚苯胺／活性炭复合材料单电极比容量可达223．2F／g，ESR约为11．1Q。以循环伏安法制备的复合材料为正极，活性炭为负极材料的有机电解液混合电容器工作电压范围为0～2．OV，比容量达99．6F／g，比能量则达53．0呲g；而活性炭电容器比容量和比能量分别为33．9F／g和18．8呲g。两电容器24小时自放电测试性能良好。关键词：超级电容器；聚苯胺；活性炭；比电容Perparatio

4、nandElectrochemistryPerformanceofPoIyaniIine／ActivatedCarbonCompositeMateriaIsAbstracthlthisdiss嘶ation，Polyaniline(PANI)a11dPolyanilin影ActiVatedCarboncompositematerial(PANI／AC)weresynthesizedbyelectropolymerization．Themat撕alswerecharacterizedusingsc猢ingelectronmicroscopyandinf-rared

5、speCtmm，andtheelectrochemicalcharaCterisationofthemat甜alswereca币edoutbymeansofcyclicVolt舢eny'galVanostaticcharge·dischargeexperiments，elect】『0chemicalimpedancespec仃Dscopy(EIS)aIldsimulationwithequiValentcirCuit．As甜esofexpe^mentswereconductedt0researchonpr印arationtechniquesofelectrod

6、es，optimiz“onofelectrol”es，assemblytechnologyofcapaCitor．Rusultscameasf．ollows：1．Pe叩arationandElectrochemist叫Perflo咖anceofPolyanilineMatenaIsPolyanilinewaSfabricatedbycyclicVoltammetry(CV)onthesurfaceofPtelectrodeinorganicsolVent．TheeleetrodeexhibitedtypicalcapacitiVebehaViorin1M“C1

7、04aceton确Ie．Thespecificc印acitanceofthePANIeIectrodewasupt0320．8F佗atadischargingcurrentdensityof1mA／cm2，孤ld(bpedto260．0F儋atl0mA／cm二．CycliclifetestofPANIelectrodewaSmeaSuredbyCVfor500cycles．TheresuItshowedexcelIentcycliclife．2．Pe印arationandPerf0皿nanceofActiVatedCarbonelectrodePreparat

8、ionandelectrocheIni