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《哈尔滨工程大学》 2009年
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聚苯胺及其复合材料电极电容性能研究

贺晓书  
【摘要】: 超级电容器是一种介于常规电容器和蓄电池之间的新型储能元件,它具有比常规电容器更大的比能量,比蓄电池更大的比功率和循环使用寿命。使用的电极材料主要包括碳材料、金属氧化物和导电聚合物。在众多导电聚合物中,聚苯胺及其复合材料被广泛研究。 本论文主要研究聚苯胺(PANI)及聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT)的电容性能。采用化学氧化法制备了聚苯胺及不同多壁碳纳米管含量的PANI/MWCNT复合材料。扫描电镜(SEM)、XRD及IR表征样品并在1mol/LH2SO4、1mol/L Li2SO4、1mol/L Na2SO4溶液中测试复合电极循环伏安曲线、恒流充放电曲线及电极交流阻抗。结果表明PANI/MWCNT电极在1mol/L的H2SO4溶液中电容性能良好,PANI/MWCNT-1电极(MWCNT的百分含量的为5.28%)在5mA/cm2下比电容为523.03F/g,PANI/MWCNT电极较PANI电极有更好的大电流放电能力,50mA/cm2下复合电极的比电容仍达489.71F/g,为5 mA/cm2时电极比电容的93.63%,而PANI电极的比电容仅为其5 mA/cm2时比电容的70.17%;PANI/MWCNT电极在1mol/L Li2SO4溶液中电容性能较好,PANI/MWCNT-1电极在5mA/cm2下比电容为421.11F/g,PANI/MWCNT电极较PANI电极有更好的大电流放电能力,50 mA/cm2下复合电极的比电仍达323.25F/g,为5 mA/cm2时电极比电容的76.76%,而PANI电极的比电容为其5mA/cm2时比电容的56.22%:PANI/MWCNT电极在1mol/L Na2SO4溶液中电容性能较差,PANI/MWCNT-1电极在5mA/cm2下比电容仅为213.42F/g。交流阻抗证明碳纳米管降低复合电极的电阻,显著提高大电流放电能力。 此外,本论文还对聚苯胺/二氧化锰复合材料(PANI/MnO2)的电容性能进行了研究。采用低温固相法制备了二氧化锰,再用化学氧化法备了各种二氧化锰含量的PANI/MnO2复合材料。扫描电镜(SEM)、XRD及IR表征样品并在1mol/L H2SO4、1mol/L (NH4)2SO4溶液中测试复合电极循环伏安曲线、恒流充放电曲线及电极交流阻抗。实验结果表明,二氧化锰在1mol/L(NH4)2SO4溶液中电容性能良好,比容量可达332.6F/g。二氧化锰含量为22.9%的PANI/MnO2电极在1mol/L H2SO4溶液中电容性能优良,单电极比容量可达493.3F/g。在1mol/L (NH4)2SO4溶液中,二氧化锰含量为82.5%的PANI/MnO2电极,可以得到比较高的比容量252.2F/g。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM53

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【引证文献】
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