基于（氧化）石墨烯-聚吡咯復合材料的非對稱電容器.pdf

1、超級(電化學)電容器是一種介于靜電電容器與充電電池的新能儲部件,擁有電容量大、功率密度高和壽命長的優(yōu)點,在眾多高新技術(shù)行業(yè)擁有很大的價值和市場潛力。但其能量密度相對于充電電池較低,由能量表達式:E=1/2CV2,可以發(fā)現(xiàn)電化學電容器的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電容器的 E。我們可以組裝成非對稱電化學電容器,也可以制備納米尺度或特殊結(jié)構(gòu)的復合電極材料來實現(xiàn)。本論文以非對稱型電容器為基礎(chǔ),從

2、電極入手,制備擁有高比表面積、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米復合材料,提高材料的E、P和長期穩(wěn)定性,具體內(nèi)容如下:
　　1.通過低溫化學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進行復合,得到 GO/PPy復合物,對其物理結(jié)構(gòu)和電化學性能進行表征。實驗得出,聚吡喏纖維長在氧化石墨烯片上或者生長在氧化石墨烯之間;通過調(diào)節(jié)復合的比例,對復合材料的性能進行優(yōu)化,當氧化石墨烯的含量為15％時,GO/PPy復合材料顯示出最高的比電容,

3、達290.6 F/g。以硫酸鈉為電解質(zhì),將氧化石墨烯/聚吡咯復合材料(正極)與 AC(負極)構(gòu)建成非對稱電容器,對其電化學性能進行測試。測試表明,在0–1.6 V的電壓范圍下,組成的非對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20.0 Wh/kg。
　　2.通過改變條件,制備了氧化石墨烯/聚吡喏復合材料,對結(jié)構(gòu)和電化學性能進行表征。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;通過復合比

4、例的優(yōu)化,當 GO的含量是10%時,復合物的比電容為最高值,達332.6 F/g。將 GO/PPy復合材料作為正極,AC作為負極,構(gòu)建成非對稱電容器。以硫酸鈉為電解質(zhì),顯示出優(yōu)異的電化學性能: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,并通過低溫化學聚合的方法將還原氧化石墨烯(rGO)與 PPy納米顆粒復合,得到 rGO/PPy復合材料,同時,研究了復合材料的結(jié)構(gòu)和