基于扣式超级电容器电极的制备与特性分析-preparation and characteristic analysis of supercapacitor electrode based on button.docxVIP

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2018-05-28 发布于上海
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基于扣式超级电容器电极的制备与特性分析-preparation and characteristic analysis of supercapacitor electrode based on button.docx

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基于扣式超级电容器电极的制备与特性分析-preparation and characteristic analysis of supercapacitor electrode based on button

摘要摘要超级电容器是一种电能储存装置，利用双电层机理或者赝电容机理存储电荷。超级电容器在绿色能源、军事运用、后备电源有着非常广泛的应用。活性炭、导电聚合物等活性材料有着优良的电化学性能，本论文针对活性炭、导电聚合物及其复合活性材料在扣式超级电容器电极中的应用开展研究。主要工作包括扣式电极的制备以及制备工艺的改进、扣式超级电容器导电剂的选择、聚合物-活性炭复合电极的制备与性能的研究。主要研究内容如下：1.对比乙炔黑、导电石墨、superp三种导电剂对扣式超级电容器电极性能的影响，选择适合扣式超级电容器电极的导电剂。实验结果表明，在使用活性炭（AC）为活性物质的情况下，使用乙炔黑为导电剂制备的电极有最好的性能，在1A/g的电流密度下比容量高达81F/g，内阻为5.32Ω，经过1000次充放电循环后比容保持在74F/g。2.采用导电聚合物聚3，4―乙烯二氧噻吩（PEDOT）和聚吡咯（PPY）作为活性物质制备了扣式超级电容器电极材料。研究结果表明单一聚合物电极的电化学性能较差，在1A/g的电流密度下，PEDOT和PPY电极的比容量分别为10F/g和40F/g。比表面积测试法（BET）和孔径分布测试（BJH）表明聚合物电极的孔径分布不均匀，导致聚合物电极与电解液离子匹配性较差。进一步的研究表明，充放电过程中聚合物的团聚也造成电极电化学性能变差。3.采用球磨方法制备了PEDOT-AC和PPY-AC复合电极材料，并研究了其电化学性能。测试结果表明复合材料中聚合物的含量直接影响复合电极的电化学性能。PEDOT-AC和PPY-AC复合电极的最高比容分别为124F/g和160F/g，聚合物的引入大大改善了复合电极的电化学性能。BET测试表明复合电极有良好的中孔结构分布，使得电解质离子能够在电极表面快速吸附/脱附。关键词：超级电容器，导电剂，导电聚合物，复合电极ABSTRACTABSTRACTSupercapacitorisanelectricstoragedevicewhichstoredelectricchargebasedonelectricdoublelayermechanismandpseudocapacotancemechanism.Supercapacitoriswidelyusedingreenenergy,militarysystem,back-upelectricalpowersystemandsoon.Itiswellknownthatactivematerialslikeactivatedcarbon(AC)andconductingpolymer(CP)haveexcellentelectrochemicalperformance.Thisdissertationfocusesonthepreparationofactivatedcarbon(AC),conductingpolymerandtheircompositesasbuttonsupercapacitorelectrodes.Themainworksincludepreparingandprocessoptimizationofbuttonsupercapacitorelectrodes,selectionofconductiveagentinelectrodesandthepreparationandcharacterizationofpolymer-ACcompositeelectrode.Themainworksareasfollows:Theinflunecofconductiveagentsacetyleneblack,conductivegraphiteandsuperponperformanceofsupercapacitorelectrodeswasinvestigatedandtheproperconductiveagentwasadoptedbasedontheresults.Ithasbeenfoundthattheelectrodeutilizingacetyleneblackasconductiveanentshowedbestelectrochemicalperformance.Thiselectrodeexhibitedhighspecificcapacitanceabout(81F/g),lowequivalentresistance(5.32Ω),andmaintainedexcellentcapacitanceretention(74F/g)after1000timescycling.Thebuttonsupercapacitorelectrodesbasedonconductingpolymerpoly3,4-ethylene