以碳纖維布為基底聚苯胺復(fù)合材料用于超級電容器的性能研究.pdf

1、超級電容器作為儲能元件，隨著對其日益廣泛的研究，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越豐富，包括在信息、通訊、航天、和國防等領(lǐng)域。尤其是在混合動力車中，經(jīng)常作為起車，爬坡時的大功率輸出儲能設(shè)備。這就要求超級電容器具有較大的功率，較長的循環(huán)壽命，溫度使用廣泛，使用安全等諸多優(yōu)點。目前對超級電容器電極材料研究主要集中在碳材料，金屬氧化物，以及導(dǎo)電聚合物等。本文以導(dǎo)電聚合物聚苯胺為電極材料，并對其復(fù)合材料展開了一系列的電容器電化學(xué)性能的研究。聚苯胺是一種導(dǎo)電聚合

2、物，同時具備金屬或者半導(dǎo)體的導(dǎo)電性和高分子的柔韌性，易于加工等諸多優(yōu)點，使得聚苯胺在諸多領(lǐng)域都具有廣泛的研究，如在二次電池、電致變色器、電磁屏蔽、軍事偽裝、防腐涂料、抗靜電材料等方面的應(yīng)用。
　　本文采用氧化聚合的方法，在碳纖維布表面生長了導(dǎo)電聚苯胺，形成了一種聚苯胺與碳纖維布復(fù)合材料(PANI@CFC)并以此為基底，在聚苯胺表面電沉積一層二氧化錳，形成二氧化錳/聚苯胺@碳纖維布復(fù)合材料(MnO2/PANI@CFC)。此外，在聚苯

3、胺氧化聚合過程中，在溶液中添加氧化石墨，采用氧化原位聚合反應(yīng)，在碳纖維布表現(xiàn)生長了聚苯胺與氧化石墨復(fù)合材料，形成了一種聚苯胺/氧化石墨@碳纖維布復(fù)合材料(PANI/GO@CFC)。通過SEM、TEM、XRD、FTIR、EDS、TG等表征手段對以上材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并對其進(jìn)行了循環(huán)伏安，交流阻抗，恒流充放電等電化學(xué)分析。
　　PANI@CFC材料中，表面的聚苯胺材料具有珊瑚狀結(jié)構(gòu)，并且珊瑚狀結(jié)構(gòu)交錯相連形成了三維多孔結(jié)構(gòu)，具有較大

4、的比表面積。電化學(xué)性能測試表明，PANI@CFC具有很好的循環(huán)性能，在1 mA·cm-2的電流密度下比電容為730F·g-1。
　　PANI/GO@CFC復(fù)合材料中聚苯胺在聚合過程中進(jìn)入氧化石墨層間，并且與氧化石墨表面的含氧基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，包覆在片層氧化石墨周圍，并且連接了氧化石墨與碳纖維布。通過電化學(xué)性能測試，PANI/GO@CFC具有較高的比電容(614 F·g-1)以及較好的循環(huán)性能(800次循環(huán)比電容存余86.88％)。