超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展.pdf

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1、杨蓉，等：超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展85超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展杨蓉康二维崔斌谢钢蒋百灵。(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世纪七／十层，更主要的部分来自电极在充放电过程中的氧化、还原反年代发展起来的

2、一种介于电池和传统电容器之间的新型储应。在导电聚合物的充放电过程中，电化学反应发生在材料能器件，其具有法拉级的超大电容量，比同体积的电解电容的三维立体结构中而非仅仅在材料的表面。PANI在掺杂过器容量大2000～6000倍，功率密度比电池高10～100倍，程中，每两个苯环结构可以得到一个电子，在某些特定环境具有工作温度范围宽、可大电流充放电、充放电效率高的优下还可以更高，这意味着PANI中的电荷密度在掺杂状态点，充放电循环次数可达10万次以上，循环效率高(大于下，比电容量可以达到500F／g以上。。。99％)，并且免维护。超级电容器可广泛

3、应用于机动车启动、导电聚合物材料具有良好的电子导电性，因此制作的电电动工具、太阳能发电、电厂峰谷平衡、国防等领域，其优越容器内阻小；导电聚合物电极在表面和体相均储存电荷使其的性能及广阔的应用前景受到了各个国家的重视J。作为超级电容器电极材料优于高比表面的活性炭，其比能量根据存储电能的机理不同，超级电容器可分为双电层电比活性炭要大2—3倍。相比RuO：电极活性物质，聚合物电容器和赝电容器。双电层电容器使用的电极材料多为多容量虽然稍小，但考虑到价格因素，导电性聚合物在用作超孔碳材料，如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管(CNTs)等。赝电级电容器电极

4、材料方面具有较大的优势。容器也叫法拉第准电容器，其产生机制与双电层电容器不2导电PANI超级电容器电极材料的研究进展同，通常具有比双电层高lO一100倍的比容量和比能量。目2．1质子酸掺杂PANI电极材料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PANI的结构和物理、化学性能强烈依赖于合成和掺杂物。方法。采用一系列合成和掺杂方法如化学掺杂、电化学掺用导电聚合物作为超级电容器的电极材料是近年来发杂、光诱导掺杂、离子注入掺杂、质子酸掺杂和二次掺杂均可展起来的。常见的导电聚合物材料有聚吡咯(PPY)、聚噻获得具有新的物理、化学性能的导电

5、PANI。在盐酸介质吩、聚苯胺(PANI)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔二茂铁、聚亚胺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酯及它们衍生物的聚合物如聚3一(4一氟苯基)噻吩、聚反导电PANI。式二噻吩丙烯氰等。目前对导电聚合物电容器的研究主要钟新仙等以二氧化锰为氧化剂制备的PANI在电流集中在提高其循环寿命上。密度为5mA／cm下的单电极比电容达260F／g，300次循环PANI因其具有独特的电化学活性、较强的化学稳定性、后比电容仍有204F／g，比以过硫酸铵作氧化剂制备的PANI原料易得、制备方法简单且条件易于控制、结构多样化、环

6、境具有更好的循环性能和更高的比容量。丛文博等用盐酸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，掺杂PANI，经NaOH溶液去掺杂后，以PANI为正极材料，活也是作为超级电容器电极材料研究最多的。笔者现就PANI性炭为负极材料，在有机电解液中组装了混合电容器。当充电极材料的工作原理及研究进展作一介绍。电截止电压在1．5V时，电容器比容量最高可达36．0F／g，1导电聚合物超级电容器电极材料的工作原理及特点1100次充放电循环后比容量保持在初始容量的94．2％。张导电聚合物作电化学电容器的电极材料是近年来发展爱勤等叫在低温下合成了盐酸

7、掺杂PANI，聚合物呈颗粒状起来的一个新的研究领域。其电能储存机理是通过电极上堆积，颗粒粒径为300—500nm；电流密度为8mA／cm时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PANI在酸性电解液中的单电极比电容高达512F／g，100次化还原反应，使聚合物达到很高的储存电荷密度，由于材料循环后比电容为初始容量的94．1％，循环性能良好。他表面及内部分布着大量的可充满电解液的网络结构微孔，电们还制备了十二烷基苯磺酸掺杂的导电PANI材料，研究极内电子、离子的迁移可通过与电解液内离子的交换完成，了以其作为电极材料的超级电容器在不

8、同电解液中的性能。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／溶液界面的双电收稿日期：2010-02—1086工程塑料应用2OlO年，第38卷，第5