從宏觀物態(tài)上可以將超級電容器的電極材料大致分為兩類,一是粉末類材料,二是具備三維結(jié)構(gòu)的凝膠類材料。粉末類材料常要與粘結(jié)劑共同使用,制備三電極體系下的超級電容器;而凝膠類材料由于自身的穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu),可以在不使用粘結(jié)劑的情況下用于制備兩電極體系下的全固態(tài)超級電容器。粉末類超級電容器材料根據(jù)微觀組成的不同,又基本可以分為三個類,一個是過渡金屬氧化物,二是導電聚合物,三是應用最多的碳材料。其中,根據(jù)對于超級電容器電容貢獻的種類的差別,又分成以提供雙層板電容為主的碳材料,以及提供法拉第贗電容為主的過渡金屬氧化物材料和導電聚合物材料。本文將在第一部分,以導電聚合物苯胺為研究對象,探討導電聚合物材料,以及進一步將其發(fā)展為引入過渡金屬氧化物的粉末類碳材料在超級電容器領域的應用;第二部分,以石墨烯/苯胺復合材料為討論對象,探討凝膠類材料在超級電容器領域的應用。1.氣液界面聚合法制備二維聚苯胺材料的研究:我們使用苯胺為單體,在表面活性劑的參與下,利用氣液界面聚合的方法制備了二維聚苯胺材料。氣液界面聚合是一個緩慢、自組裝的過程,獲得的聚苯胺材料相比于在液態(tài)體系以及液液界面聚合體系下得到的聚苯胺,由于具有更... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種儲能元器件的能量密度與功率密度對比圖

上海交通大學碩士學位論文超級電容器最開始出現(xiàn)于上個世紀 60、70 年代的美國，在 80 年代開始在市場上有所應用，取得了大眾的認可。與傳統(tǒng)的電容器相比，超級電容器在性能上有更加優(yōu)越的表現(xiàn)，首先，它的儲存能量的能力比傳統(tǒng)的電容器要高出一個數(shù)量級，其次功率密度高、充電時間短、使用壽命長也是使它脫穎而出的重要因素，因此取得了科研與市場的雙重關注，對于超級電容器的研究熱情也是空前的高漲，而最近幾年，人們也在超級電容器領域取得了長足的進步，使得超級電容器有了越來越廣泛的應用。從儲能原理的角度來說，傳統(tǒng)的電容器的正負電荷 Q 分別位于被真空或一層介電物質(zhì)（相對介電常數(shù)為ε）所隔離的兩片電極板上，它的電容值 c 正比于介電常數(shù)和電極板面積、反比于介質(zhì)的厚度，電容值 c= /4 ，式中ε為介電常數(shù)，s 為兩極板相對重疊部分的極板面積，d 為兩極板之間的距離。貯存的能量E=CV2/2，式中 V 為電容器兩極板間的電壓。

上海交通大學碩士學位論文充電，從而產(chǎn)生了剩余電荷。這些存在于兩側(cè)的剩余電荷在界面處構(gòu)成了雙電層。超級電容器的存儲電荷的能力，是與其使用的多孔活性電極材料密切相關的，電極材料的多孔結(jié)構(gòu)為超級電容器提供了極高的相對表面積，例如很多類多孔碳的比表面積高達 2000m2/g[3]。而在電解液中，用于導電的離子之間間距很小，一般情況下不到 10 個埃。由此，我們可以知道，超級電容器擁有具備超高比表面積的活性電極材料，導電過程中離子遷移距離很小，這都使得它存儲電荷的能力有了質(zhì)的飛越，而在目前的研究中，很多超級電容器的電容都達到了幾百至上千法拉。[4]。碳材料具有電導率高、比表面積大、穩(wěn)定性好、電位窗口寬等特點，在儲能器件領域受到廣泛的研究和應用[5]。目前超級電容器研究和應用較多的碳材料，包括活性炭[6]、石墨烯[7]、碳納米管[8]、模板碳[9]等。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面官能團對活性炭性能的影響[J]. 莊新國,楊裕生,楊冬平,嵇友菊,唐致遠.  電池. 2003(04)



本文編號：3049728