超級電容器作為一種電荷存儲裝置,通常由電極材料,集流體,電解質以及隔膜所組成。其中電極材料是組成超級電容器的重要組成部分之一,它的性質直接影響電容器的性能。在導電聚合物中,聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）是一種常用的超級電容器電極材料,因為其具有高導電性、化學穩(wěn)定、快速動力學和環(huán)境相容等優(yōu)點。與化學法制備PEDOT相比,電化學聚合制備PEDOT能夠在集流體上一步負載電極材料,從而避免了使用化學法制備電極時所需的絕緣性粘接劑。然而文獻調研表明,很少有工作詳細調查電聚合條件還有集流體對所制備PEDOT電極電化學電容性能的影響。因此,本文首先對PEDOT電極的電聚合條件進行了詳細優(yōu)化,接著發(fā)展了一步電化學方法制備了PEDOT-碳納米管（CNTs）復合電極,最后從改進集流體的角度對PEDOT-CNTs電極的性能進行了優(yōu)化。通過本研究顯著提升了基于PEDOT的電極的電化學電容性能,從而促進了PEDOT在超級電容器中的應用。本論文的主要內容如下:（1）通過改變電聚合條件（如聚合電流密度,聚合電位）、集流體和陰離子摻雜劑制備了不同的PEDOT電極,并比較了所制備電極的電化學電容性質。使用X射... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙電層電容器儲能機理[21]

聚（3,4-乙烯二氧噻吩）基電極的電化學電容性能研究4此外PEDOT還具有良好的成膜性以及較長的循環(huán)壽命。EDOT單體的聚合過程以及充放電機理如圖1.2所示。在一定的氧化電位下，EDOT單體失去電子發(fā)生聚合，在形成共軛鏈的過程中，陰離子作為摻雜劑摻入此共軛鏈的主干上，達到電荷平衡。在PEDOT充電過程中，失去電子，發(fā)生陰離子的摻雜；放電過程中，得到電子，發(fā)生陰離子的脫摻雜。圖1.2EDOT的電聚合機理以及PEDOT充放電過程Figure1.2TheelectropolymerizedmechanismofEDOTandthecharge/dischargeprocess1.2.2聚（3,4-乙烯二氧噻吩）電極材料的研究進展PEDOT電極的制備大致分為兩種方式，分別為化學聚合和電化學聚合[46-50]。對于化學聚合，PEDOT通常以粉末的形式獲得，這需要與絕緣聚合物粘合劑充分混合，隨后所得到的泥漿物被壓到集流體上以構成電極，這會降低電活性材料的導電性。相比之下，電化學聚合則可避免使用粘結劑，在此過程中PEDOT直接生長在集流體上，從而通過一步法制備獲得電極。對于PEDOT電極的電化學制備，Patra[47]等人以不銹鋼（SS）為基底，使用電聚合法制備PEDOT電極，在0.1MH2SO4和表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)存在下制備的PEDOT/SS電極，發(fā)現所獲得的比電容(SC)比在中性水電解質制備的PEDOT電極高。Sidhu[48]等人通過脈沖電流聚合法制備了微孔PEDOT膜/石墨復合電極。三維納米結構復合碳纖維狀PEDOT電極具有較高的孔隙連通性和電解質離子擴散率，展示了210.8

第一章前言5Fg-1的比電容。Bihag[49]等人使用電沉積法在柔性纖維紙上制備PEDOT電極。將所制備的電極通過PVA-H2SO4電解質組裝為柔性固態(tài)超級電容器，其體積能量密度為1mWhcm-3，質量電容為115Fg-1，體積電容為145Fcm-3。對于PEDOT電極的化學制備，Zhang[50]等人報道了通過超聲霧化形成微米級液滴中EDOT的氧化聚合來合成PEDOT微球的方法（如圖1.3所示）。該方法為批量PEDOT合成提供了一個簡單、一步、可擴展的過程。通過在前驅體溶液中優(yōu)化氧化劑和溶劑，成功地控制了微球的形態(tài)（多孔、實心和空心）。所制備的PEDOT微球展示了160Fg-1的比電容。Zhao[46]等人采用蒸發(fā)氣相聚合的方法，在碳布（CC）表面制備了垂直排列的PEDOT納米纖維。優(yōu)化的反應條件可以獲得均勻分布的納米PEDOT纖維層。PEDOT/CC電極被用來組裝為柔性對稱超級電容器，在1mAcm2的充放電電流密度下的比電容為201.4mFcm2，在彎曲狀態(tài)下也展示了較好的比電容，同時具有較優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在1000次循環(huán)后保持了初始比電容的92.4%。圖1.3.超聲噴霧聚合（USPo）裝置，用于合成PEDOT微球[50]Figure1.3.Ultrasonicspraypolymerization(USPo)apparatusforthesynthesisofPEDOTmicrospheres聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）是一種聚合物表面活性劑，它有助于PEDOT在水和其他溶劑分散和穩(wěn)定，因此是目前最為常用的制備PEDOT的摻雜劑。聚（3，

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3217992