基于（氧化）石墨烯-聚吡咯復(fù)合材料的非對(duì)稱電容器.pdf

1、超級(jí)(電化學(xué))電容器是一種介于靜電電容器與充電電池的新能儲(chǔ)部件,擁有電容量大、功率密度高和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),在眾多高新技術(shù)行業(yè)擁有很大的價(jià)值和市場(chǎng)潛力。但其能量密度相對(duì)于充電電池較低,由能量表達(dá)式:E=1/2CV2,可以發(fā)現(xiàn)電化學(xué)電容器的V和C是E的決定因素。增大工作電壓和制備大電容的電極材料能夠有效的提高電化學(xué)電容器的 E。我們可以組裝成非對(duì)稱電化學(xué)電容器,也可以制備納米尺度或特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。本論文以非對(duì)稱型電容器為基礎(chǔ),從

2、電極入手,制備擁有高比表面積、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米復(fù)合材料,提高材料的E、P和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,具體內(nèi)容如下:
　　1.通過(guò)低溫化學(xué)聚合的方法制備了一種纖維狀結(jié)構(gòu)的聚吡喏。將 GO與纖維狀 PPy進(jìn)行復(fù)合,得到 GO/PPy復(fù)合物,對(duì)其物理結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)得出,聚吡喏纖維長(zhǎng)在氧化石墨烯片上或者生長(zhǎng)在氧化石墨烯之間;通過(guò)調(diào)節(jié)復(fù)合的比例,對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行優(yōu)化,當(dāng)氧化石墨烯的含量為15％時(shí),GO/PPy復(fù)合材料顯示出最高的比電容,

3、達(dá)290.6 F/g。以硫酸鈉為電解質(zhì),將氧化石墨烯/聚吡咯復(fù)合材料(正極)與 AC(負(fù)極)構(gòu)建成非對(duì)稱電容器,對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試表明,在0–1.6 V的電壓范圍下,組成的非對(duì)稱電容器具有良好的循環(huán)可逆性,且在333.9 W/kg的P下展示了最高的E,達(dá)20.0 Wh/kg。
　　2.通過(guò)改變條件,制備了氧化石墨烯/聚吡喏復(fù)合材料,對(duì)結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),聚吡咯納米顆粒緊密的附著在氧化石墨烯片上;通過(guò)復(fù)合比

4、例的優(yōu)化,當(dāng) GO的含量是10%時(shí),復(fù)合物的比電容為最高值,達(dá)332.6 F/g。將 GO/PPy復(fù)合材料作為正極,AC作為負(fù)極,構(gòu)建成非對(duì)稱電容器。以硫酸鈉為電解質(zhì),顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能:在453.9 W/kg的P下具有最高的E為21.4 Wh/kg。
　　3.采用氧化還原法制備了還原氧化石墨烯,并通過(guò)低溫化學(xué)聚合的方法將還原氧化石墨烯(rGO)與 PPy納米顆粒復(fù)合,得到 rGO/PPy復(fù)合材料,同時(shí),研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和