科研训练报告书 项目名称：聚苯胺超级电容器材料 学生姓名：陶学楷 学号：2 0 1 2 2 1 1 9 2 7 专业班级：高分子材料与工程 1 2 -1 班 指导老师：汪瑾 2014 年 7 月 12 日 摘要：综述了超级电容器的分类、机理以及特性。阐述了超级电容器用导电聚苯胺的现状和发展方向。并比较了超级电容器用聚苯胺的合成方法。同时表明不同的掺杂物种、掺杂方式对 PANI的结构、稳定性的影响甚大 关键词：超级电容器；聚苯胺；比电容；循环特性 1 . 背景知识介绍 超级电容器也称电化学超级电容器，是20世纪七八十年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件，其具有法拉级的超大电容量，比同体积的电解电容器容量大2 000～6 000倍，功率密度比电池高10～100倍，具有工作温度范围宽、可大电流充放电、充放电效率高的优点，充放电循环次数可达10万次以上，循环效率高(大于99％)，并且免维护。超级电容器可广泛应用于机动车启动、电动工具、太阳能发电、电厂峰谷平衡、国防等领域，其优越的性能及广阔的应用前景受到了各个国家的重视 [1-3]。 根据存储电能的机理不同，超级电容器可分为双电层电容器和赝电容器[4]。双电层电容器使用的电极材料多为多孔碳材料，如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管(CNTs)等。赝电容器也叫法拉第准电容器，其产生机制与双电层电容器不同，通常具有比双电层高lO一100倍的比容量和比能量。目前赝电容器的电极材料主要为一些金属氧化物和导电聚合物[5]。 用导电聚合物作为超级电容器的电极材料是近年来发展起来的。常见的导电聚合物材料有聚吡咯(PPY)、聚噻吩、聚苯胺(PANI)、聚对苯、聚并苯、聚乙炔二茂铁、聚亚胺酯及它们衍生物的聚合物如聚3一(4一氟苯基)噻吩、聚反式二噻吩丙烯氰等。目前对导电聚合物电容器的研究主要集中在提高其循环寿命上[6]。 双电层电容器和法拉第电容器的特性差别 双电层电容器 法拉第电容器 双电层储能原理 氧化还原反应储能原理 比电容相对较低 比电容相对较高 适合大电流放电 不适合大电流放电 高导电率和低内阻 低导电率和高内阻 恒流放电时电位线性变化 往往存在特征放电电位 电容量随电压恒定 电容量不随电压恒定 1879年,德国物理学家亥姆霍兹(Helmholtz)提出界面双电层电容理论,该理论是研究固体与液体、固体与固体界面性质的一种理论。后来经过Gouy、chapman和斯特恩(stem)进一步研究,双电层电容器的工作原理逐步完善。当一对固体电极被浸...
