超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電速率快等特點(diǎn),在能量?jī)?chǔ)存方面已引起廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器的電極材料種類繁多,主要包括碳質(zhì)材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。在金屬氧化物中,二氧化錳（MnO₂）由于合成簡(jiǎn)單、資源豐富、無(wú)毒、循環(huán)穩(wěn)定性好、比表面積大、環(huán)境友好且擁有較高的理論比電容等優(yōu)勢(shì)而備受青睞。然而,在酸性電解液中的分解以及其本身導(dǎo)電性差的缺陷嚴(yán)重限制了它在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用。因此,將MnO₂與電導(dǎo)率高、氧化還原可逆性好的聚苯胺（PANI）復(fù)合則可以有效克服MnO₂的缺陷。在PANI保護(hù)MnO₂的同時(shí),MnO₂又可以為PANI提供支撐,限制其體積膨脹和收縮,從而提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。因此,本文將兩種材料復(fù)合以制備出既能夠充分利用各材料優(yōu)勢(shì),又能克服單一材料缺陷的復(fù)合材料。在眾多制備方法中,氧化還原法是常用的方法,在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上都比較容易實(shí)現(xiàn)。但此法制備出的樣品由于產(chǎn)物粒子相互間的靜電作用以及產(chǎn)物凝膠中非架橋羥基的存在,大量的產(chǎn)物粒子極易堆積在一起,發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,喪失... 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-具有較高的工作電壓、重量較輕、抗腐蝕性好、電子傳輸能力較好、可塑性好，易于加工、成本低廉及對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此具有很大的研究?jī)r(jià)值和作為超級(jí)電容器電級(jí)材料的應(yīng)用前景。導(dǎo)電聚合物在儲(chǔ)能時(shí)發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)。發(fā)生氧化過(guò)程時(shí)，離子嵌入到聚合物骨鏈中；發(fā)生還原過(guò)程時(shí)，離子再脫離骨鏈回到電解液中。這個(gè)氧化還原過(guò)程發(fā)生在導(dǎo)電聚合物的整體內(nèi)，所以具有更高的比容量。目前研究比較多的導(dǎo)電聚合物有：聚吡咯（PPy）、聚噻吩（PTh）、聚苯胺（PANI）、聚對(duì)苯（PPP）、聚乙烯二茂鐵（PVF）及其衍生物等[62]。導(dǎo)電聚合物的缺點(diǎn)是電阻較大、循環(huán)穩(wěn)定性低。目前研究的重點(diǎn)是將導(dǎo)電聚合物與其他的材料進(jìn)行復(fù)合，來(lái)降低導(dǎo)電聚合物的電阻、提高循環(huán)穩(wěn)定性和充放電性能，如碳材料或金屬氧化物材料。1.3二氧化錳電極材料的研究現(xiàn)狀1.3.1二氧化錳的晶型結(jié)構(gòu)與性能圖1.2二氧化錳的骨架結(jié)構(gòu)二氧化錳的基本骨架為緊密堆積的立方八面體，根據(jù)[MnO6]與氧原子以配位鍵的形式形成的。其中氧原子位于八面體的八個(gè)頂角上，而錳原子在八面體的體心位置，在八面體中共棱連接形成單鏈、雙鏈和多鏈等結(jié)構(gòu)，不同鏈之間再通過(guò)共頂點(diǎn)形成有空隙的隧道結(jié)構(gòu)，由于[MnO6]八面體的堆積方式不同，同時(shí)錳的價(jià)態(tài)較多，因此二氧化錳的晶體結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜而且晶型種類繁多。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。根據(jù)二氧化錳中[MnO6]八面體連結(jié)方式不同，二氧化錳結(jié)構(gòu)分為三大類：一是鏈狀或隧道結(jié)構(gòu)，如α、β、γ等晶型；二是片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，如δ型；三是三維立體結(jié)構(gòu)，如λ型[63～66]。

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-12-產(chǎn)率高，電導(dǎo)率高，化學(xué)穩(wěn)定性好，合成工藝簡(jiǎn)單，電化學(xué)性能優(yōu)異，電荷儲(chǔ)存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是聚合物中最受歡迎的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。聚苯胺的結(jié)構(gòu)研究由來(lái)已久，從Willstatter和Green研究小組開(kāi)始，對(duì)麥克德?tīng)柮椎碌目赡苄越Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的實(shí)驗(yàn)探索和修正，并于1987年正式提出了苯醌結(jié)構(gòu)的聚苯胺模型。如圖1.3所示。圖1.3聚苯胺的結(jié)構(gòu)模型不同的y值表達(dá)出聚苯胺的不同態(tài)結(jié)構(gòu)，如圖1.4所示。在y取值為0或0.5或1時(shí)，所得到的聚苯胺都是絕緣體，但可以通過(guò)摻雜質(zhì)子酸來(lái)使聚苯胺（0<y<1）轉(zhuǎn)變成導(dǎo)體，其中本征態(tài)摻雜的電導(dǎo)率最大。圖1.4聚苯胺的不同態(tài)結(jié)構(gòu)與固有導(dǎo)電聚合物、金屬或半導(dǎo)體相比，聚苯胺只有進(jìn)行摻雜才可導(dǎo)電，其摻雜方式有碘摻雜、質(zhì)子酸摻雜、光助氧化摻雜和離子注入摻雜，而聚苯胺的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了將采取哪種摻雜方式。如圖1.5。這四種摻雜方式中，離子注入摻雜屬于n型摻雜，其余都是p型摻雜，對(duì)于質(zhì)子酸摻雜，只有本征態(tài)聚苯胺即翠綠亞胺在摻雜后以極化子為載流子來(lái)導(dǎo)電。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3621510