日益增長的可再生清潔能源的需求推動了超級電容器的廣泛研究與應(yīng)用。作為超級電容器較為重要的一類電極材料,導(dǎo)電聚合物具有電化學(xué)可逆性、快速的氧化還原活性、高導(dǎo)電性、低毒性、成本低等優(yōu)點(diǎn),使其在超級電容器領(lǐng)域已成為研究熱點(diǎn)之一。吲哚結(jié)合了苯環(huán)和吡咯環(huán)的結(jié)構(gòu)而使聚吲哚及其衍生物具有類似聚吡咯和聚對苯的性質(zhì),如好的穩(wěn)定性、電化學(xué)可逆性等優(yōu)點(diǎn),因此受到了越來越多的關(guān)注,然而,聚吲哚類導(dǎo)電聚合物作為超級電容器電極材料的研究還很少。不同取代基團(tuán)及取代位置對聚吲哚的形貌結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能具有不同的影響。氟作為一種具有最大電負(fù)性、除氫外最小的原子半徑的特點(diǎn)而被廣泛關(guān)注,氟化的聚合物也被廣泛研究與應(yīng)用。本論文通過電合成方法制備了聚吲哚及一系列氟化的聚吲哚,并系統(tǒng)研究了氟取代位置、數(shù)目對聚吲哚的電合成行為、形貌結(jié)構(gòu)、熱重行為以及電容性能等的影響。研究的主要內(nèi)容如下:1.通過電化學(xué)聚合的方法,在乙腈-四丁基四氟硼酸銨（0.1 M）體系中成功制備了聚吲哚。紅外光譜證明了吲哚的聚合位點(diǎn)為吲哚吡咯環(huán)上的2、3位。電化學(xué)測試結(jié)果表明,在電流密度為18 A g^-1時,聚吲哚的比電容為112 F g<... 

【文章來源】：江西科技師范大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電池、傳統(tǒng)電介質(zhì)電容器與超級電容器的功率密度與能量密度關(guān)系圖[12]

第1章3圖1-2超級電容器構(gòu)造圖Figure1-2Theconstructiondiagramofsupercapacitor電極是超級電容器中最為重要的組成，它關(guān)乎著電容器的比電容大小和循環(huán)穩(wěn)定性，可以說當(dāng)前對于超級電容器領(lǐng)域而言，最核心的任務(wù)就是開發(fā)高效穩(wěn)定的電極材料，即在不犧牲能量密度的前提下提高功率密度，并能夠確保整個設(shè)備長期穩(wěn)定的運(yùn)作。雖然近十年來，各種有希望的超級電容器電極材料（如：碳材料、金屬氧化物及導(dǎo)電聚合物等）在比電容和循環(huán)穩(wěn)定性上取得了很大的改善，但高性能、低成本及無污染的電極材料仍然亟待開發(fā)[5]。隔膜在超級電容器中用于隔離兩端電極，避免兩極直接接觸而發(fā)生短路，同時隔膜還有一個非常重要的作用就是確保離子在正負(fù)極之間能夠有效的傳導(dǎo)[13]。隔膜材料需要具有較高的孔隙率，較低的電阻和良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。對于不同的電解液或者其他設(shè)備的需求，有些隔膜也需要具有較高的抗撕裂強(qiáng)度，較好的抗酸堿能力等。目前應(yīng)用較多的隔膜主要包括隔離紙、離子半透膜和有機(jī)高分子聚合物等[14]。在超級電容器中，另一個非常關(guān)鍵的組成是電解質(zhì)。目前最主要的兩種類型的電解質(zhì)分別是固體/半固態(tài)電解質(zhì)和液體電解質(zhì)。固態(tài)電解質(zhì)通常離子電導(dǎo)率低，這不利于超級電容器的快速充電/放電[15]。但是對于固態(tài)電解質(zhì)來說，很好的解決了泄漏的問題。液體電解質(zhì)主要包括水性電解質(zhì)、有機(jī)電解質(zhì)和離子液體�；谒�，堿和中性溶液的三種代表性的水性電解質(zhì)，具有高的離子電導(dǎo)

第1章4率，但是工作電壓窗口較窄。有機(jī)電解質(zhì)具有較寬的電壓窗口，但是其易燃的特性帶來了許多的安全隱患。相比上面二者，基于離子液體的電解質(zhì)安全且電化學(xué)穩(wěn)定性好[16]，但是較高的成本會導(dǎo)致整個超級電容器的加工成本變高[17]，不利于大面積的開發(fā)制造。因此，各種電解質(zhì)都具有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在電解質(zhì)的選擇上需要考慮實(shí)際材料的要求。在傳統(tǒng)的電極設(shè)備中，有時候還需要導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。導(dǎo)電劑是導(dǎo)電碳（如乙炔黑），用于提高電極的導(dǎo)電性。粘結(jié)劑的存在有助于活性材料和導(dǎo)電劑的連接，使它們與集電器具有良好的機(jī)械附著力[17]。但粘結(jié)劑通常是電惰性的，這可能帶來更大的內(nèi)阻。柔性電極是一種新型的電極結(jié)構(gòu)，具有機(jī)械穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)高精度的質(zhì)量電容和體積電容。柔性電極通常是由具有高柔性的自支撐電極材料或具有高柔性的集成電極材料設(shè)計而成，其中導(dǎo)電劑和粘合劑是不必要的�？偟膩碚f，超級電容器已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活中重要的電子設(shè)備之一，為了能夠取保設(shè)備長期穩(wěn)健的運(yùn)行，那么就需要各個部分能夠起到良好的協(xié)同效應(yīng)。1.1.2超級電容器的分類如圖1-3所示，根據(jù)儲能機(jī)理的不同，超級電容器可以被分為：以碳基材料為主的電化學(xué)雙層電容、以金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物類材料為主的贗電容電容器、和由不同儲能機(jī)理的電極材料復(fù)合而成的混合型超級電容器[18,19]。圖1-3超級電容器的分類Figure1-3Classificationofsupercapacitors

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米纖維聚苯胺在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用[J]. 陳宏,陳勁松,周海暉,焦樹強(qiáng),陳金華,曠亞非.  物理化學(xué)學(xué)報. 2004(06)



本文編號：3600355