基于聚吡咯電極制備的柔性電化學(xué)電容器研究.pdf

1、柔性電化學(xué)電容器作為一種儲(chǔ)能器件，具有高容量、充放電速度快、穩(wěn)定性高、環(huán)保和輕柔等特點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。在決定柔性電容器性能的諸多因素中，電極材料和電解質(zhì)最為重要。在眾多的電極材料中，導(dǎo)電聚吡咯（PPy）因具有比電容大、導(dǎo)電性好、合成簡單、對環(huán)境污染小和內(nèi)在的柔性等優(yōu)勢，已成為構(gòu)建柔性電化學(xué)電容器的重要電極材料。但由于在電容器充放電過程中離子的摻雜和去摻雜，導(dǎo)致PPy的結(jié)構(gòu)被破壞，使得PPy基電容器的穩(wěn)定性較差。本文通過改變PPy

2、的制備方法，改變PPy的摻雜離子以及電解質(zhì)種類，研究了制備高穩(wěn)定性PPy基電極材料的一些影響因素，為制備高性能的PPy基電容器提供了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。
　?。?）利用化學(xué)氧化聚合法和電化學(xué)聚合法，制備了沉積于碳纖維表面的摻雜氯離子的 PPy電極材料(PPy/CFs），在化學(xué)氧化聚合法中，通過改變氧化劑FeCl3·6H2O的濃度來控制PPy在PPy/CFs中的含量。研究結(jié)果表明，當(dāng)所用氧化劑濃度為350 mg mL-1時(shí)制備的PPy/

3、CFs在具有較大的比電容同時(shí)還具有良好的倍率性能，用該電極材料組裝的柔性電化學(xué)電容器具有較大的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。但電化學(xué)聚合法制備的PPy/CFs雖然具有相當(dāng)?shù)谋热萘浚h(huán)穩(wěn)定性較差。化學(xué)氧化聚合法制備的 PPy/CFs經(jīng)5000次循環(huán)后，其比電容值仍保留初始的85％，而用電化學(xué)聚合法制備的PPy/CFs經(jīng)200次循環(huán)后，電容值只保留初始的5%。除此之外，化學(xué)聚合法制備的PPy/CFs組裝的電化學(xué)電容器在不同角度彎曲下CV曲線

4、的變化不大，展示了很好的柔性。
　　（2）用恒電流電化學(xué)沉積法，以碳纖維為導(dǎo)電基體，分別在含有0.1 mol L-1吡咯單體的H3PO4、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4和LiH2PO4的沉積液中制備了PPy/CFs復(fù)合物。研究表明，以NaH2PO4·2H2O為電解質(zhì)時(shí)制備的PPy/CFs具有大的比電容值和好的倍率性能?；诖薖Py/CFs為電極，H3PO4/PVA為電解液組裝了柔性電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)

5、掃描速度為2 mV s-1時(shí)，電極活性物質(zhì)PPy的比電容可達(dá)287 F g-1，經(jīng)過13000圈的CV循環(huán)后，比電容值仍保留初始值的96.8%，電容的串并聯(lián)性質(zhì)測試表明其符合串并聯(lián)規(guī)律，三個(gè)電容串聯(lián)可點(diǎn)亮電壓閾值為2.5 V的LED燈，表明該電容器具有一定的實(shí)用性。
　　（3）選取鈦網(wǎng)（TiM）作為半透明導(dǎo)電基底，以恒電流沉積法制備了摻雜對甲苯磺酸根離子的PPy/TiM電極材料。討論了沉積時(shí)間對PPy/TiM的性質(zhì)的影響，將最佳優(yōu)