不同電解質(zhì)中柔性聚吡咯-碳纖維的電容性能研究.pdf

1、超級電容器（SCs）是新興的一種儲能裝置，由于具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。目前人們對柔性、可穿戴的便攜式儲能裝置的需求越來越大，并主要致力于提高它的能量密度、比電容值、循環(huán)壽命等特性。超級電容器的電容性能受電極材料、電解質(zhì)、隔膜等的影響，因此不僅可以通過改變電極材料改善其電容性能，也可以選擇合適的電解質(zhì)提高電容性能。此外，石墨烯是由碳原子以六元環(huán)形式排列的單原子層結(jié)構(gòu)，但由于石墨烯層間存在范德

2、華力的作用，在水溶液中易發(fā)生團(tuán)聚，限制了它在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，需要制備水溶性好的還原氧化石墨烯。本文對柔性線形超級電容器在不同電解質(zhì)中的電容性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并探索出了一種簡單的、環(huán)保的方法制備具有良好水溶性的還原氧化石墨烯，為以后制備石墨烯與導(dǎo)電聚合物的復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。
　?。?）在碳纖維(CFs)基底上電化學(xué)沉積摻雜十二烷基苯磺酸根離子（DBS）的聚吡咯（PPy），制得電極材料 PPy/DBS/CFs，組裝成柔性

3、超級電容器。用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察其表觀形貌，用循環(huán)伏安法（CV）、恒電流充放電（GCD）和電化學(xué)阻抗（EIS）研究了在不同凝膠電解質(zhì)中的電容性能。研究表明，不同的電解質(zhì)對相同電極材料的電容性能有重要的影響，在氯化鋰電解質(zhì)中，電極材料PPy/DBS/CFs的比電容值能達(dá)到29.0 mF cm-1，在電流密度為1.5 A cm-3時，它的能量密度和功率密度分別能達(dá)到1.20 mWh cm-3和0.59 W cm-3，經(jīng)過5000圈

4、的循環(huán)伏安穩(wěn)定性測試，比電容值仍能保留90.5％。
　?。?）通過電化學(xué)沉積法在 CFs基底上沉積摻雜氯離子（Cl-）的 PPy，用 S EM觀察其表觀形貌，用 X射線光電子能譜（XPS）表征了摻入 PPy中的不同陰離子在氧化態(tài)和還原態(tài)的含量，在不同的凝膠電解質(zhì)中將電極材料組裝成超級電容器，通過 CV、GCD、EIS的電化學(xué)方法測試了其電容性能。結(jié)果表明基于 H3PO4/PVA電解質(zhì)的超級電容器在電流密度為0.1 mA cm-1時

5、比電容值為41.6mF cm-1，經(jīng)15000圈循環(huán)伏安測試，電容值仍能保留91.5%，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，并通過 XPS的測試結(jié)果詳細(xì)解釋了在各電解質(zhì)中電容性能不同的原因。
　?。?）通過用抗壞血酸（L-AA）和對氨基苯磺酸重氮鹽一鍋反應(yīng)合成磺酸功能化的石墨烯（S-rGO），然后用紫外可見光譜（UV）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、拉曼（Raman）、XPS、X射線粉末衍射（XRD）等方法對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；并用電化學(xué)方法對