活性炭/聚吡咯复合材料的制备及其电化学性能研究(2)

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2.7 电化学测试方法 4

3 结果与讨论 4

3.1 材料表征 4

3.1.1 FT-IR表征 4

3.1.2 SEM图分析 6

3.2 电化学性能测试 7

3.2.1 循环伏安（CV）测试 7

3.2.2 恒电流充放电测试 9

3.2.3 电化学阻抗测试 11

结论 12

参考文献 14

致谢 15

1 引言

随着我们全球经济的迅速发展，环境污染日益严重，人们急着去寻找一种高效、清洁且可持续发展的新能源。在众多的应用领域中，对于电化学能量转换和存储最为有效且最实用的技术无疑是电池和电化学超级电容器。近些年来，电化学超级电容器已经被国内外的众多研究者加以关注，主要是因其高能量密度，良好的电化学循环寿命以及在传统电容器和电池这两者之间优良的桥接功能。超级电容器已日渐在现代新能源领域占有相当大的比重，越来越多的企业和国家已经开始探索、研究和发展超级电容器技术。论文网

1.1 超级电容器的概述及原理

超级电容器，是建立在德国物理学家亥姆霍兹所提出的界面双电层理论基础上的一种新型的电容器，又被称作双电层电容器，它是通过极化电解质从而来达到储能作用的。在电解液中，同时插入两个电极，并在它们之间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正、负离子会在电场的作用下迅速的向两极运动，并分别会在两个电极的表面形成致密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层，和传统电容器中的电解质在电场作用下所产生的极化电荷相似，因而产生了电容效应。同时由于紧密的电荷层间距比普通电容器的电荷层间距要小得多，因此它的容量比普通电容器更大。双电层电容器与铝电解电容器相比，内阻更大，因此，可在无负载电阻的情况下直接充电，如果出现了过电压充电的情况，双电层电容器会自身开路从而不致损坏器件，这一特点与铝电解电容器的过电压击穿是不同的。同时，双电层电容器与可充电电池相比较，可以进行不限流充电，而且充电的次数能够达到106次以上，因此，双电层电容不仅具有电容的特性，也具有电池的特性，是一种介于电容和电池之间的新型特殊元器件[8]。

由于电化学超级电容器具有较高的功率密度和良好的循环寿命，已经越来越受到研究者们的关注。但是，作为一种新型储能器件，目前也面临着一些挑战。为了解决其能量密度低的问题，很多的研究者开始朝复合材料的方向发展，以期实现电极材料的低成本与高性能之间的有效平衡[9]。目前阶段对于电化学电容器的研究可以分为两个方面：一方面是开发新材料，寻找更理想的电极材料体系；另一方面是进一步提高现有材料体系的性能。其中寻找高性能电极材料来提高超级电容器的主要技术参数成为了当今研究的主攻方向。

本论文所研究的是在活性炭的基础上，添加聚吡咯，二氧化锰而制备成复合材料。它们三者作为目前比较热门的导电材料，各自具有其一定的优缺点。活性炭依据的是双电层原理，因为其拥有较大的比表面积，从而使其具有良好的储电性能，并且活性炭本身也具有相当好的循环性能，但是它的表面利用率不高是其自身存在的一大问题；聚吡咯作为目前热门的导电聚合物的一种，所依据的是电化学原理，它同时具备良好的导电性能和储电能力，但是聚吡咯很容易腐蚀，衰减快，这就导致它作为电极的循环性能很差；二氧化锰也是依据的电化学原理，虽然它自身的储电性能很高，但是导电性能却很差。所以为了去其糟粕，取其精华。我在此用化学氧化法将这三者制备成复合电极材料，把它们的优点结合起来，使材料兼具优良的储电性能与循环性能[1]。并且这一复合材料的电化学测试表明，这种复合材料具备良好的电化学电容行为，可大大提高电极材料中的利用率，降低成本。