导电聚合物/纳米纤维织物柔性电极在超级电容器中的应用

来源 :武汉纺织大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jielonglong
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与传统电容器相比,超级电容器(SC)能够储存更多的能量,具有较高的能量密度;而与二次电池相比,SC又有着更快的充放电能力以及较长的循环寿命,并且在储能与释放电能的过程非常的环境友好,SC的这些优点使它成为了一个新的研究热点。但是随着科技产品的更新换代,过去的刚性电极式SC已经渐渐不能满足用电器的使用需要,而柔性电极因其可折叠、可弯曲特点,可以广泛应用于可穿戴设备以及一些特殊使用条件中,因此柔性电极具有更大的应用潜力和市场价值。本文主要是通过化学氧化法在三维柔性基材PVA-co-PE纳米纤维/PET无纺布(NFs/PET)上原位聚合导电高聚物聚苯胺(PANI)或者聚吡咯(PPy),将得到的导电复合物作为柔性电极材料用于SC。对电极材料的微观形貌、化学结构、导电性以及电极或SC装置的电化学性能进行表征,除此之外,还探索了基材上NFs的含量以及PPy的微观形貌对电极电化学性能的影响。在PANI电极的基材上NFs含量有四个值(0、4.0、5.4、7.1 g m-2),其中5.4 g m-2这个含量的电极(即PANI/NFs/PET-5.4)其导电性、电化学性能最优。它在Sv为1 m V s-1时,Csc达到1.47 F cm-2(503 F g-1),Id为1.0 mA cm-2时Csd是1.58 F cm-2(543 F g-1)。用该电极组装的对称型SC器件,在5 mA cm-2条件下经过了2500个循环后的Rc还有76%。用PANI/NFs/PET-5.4组装的全固态对称型SC器件在Id为6 m A cm-2时的最高Csd达到0.146 F cm-2,6000个循环后Csd仍有0.131 F cm-2。关于PPy电极也有四种,区别在于纳米线和无规颗粒状结构的PPy以及基材上有无NFs,其中基材上具有NFs且PPy是纳米线结构的电极材料(即NW-PPy/NFs/PET)性能最优。该电极在Sv为5 mV s-1时的Csc达到323 F g-1;在Id为2 A g-1时,Csd有420 F g-1。所有的电极组装的对称型SC器件,在0.25 A g-1条件下经过500次循环后它们的Rc都高于61%。用NW-PPy/NFs/PET组装的全固态对称型SC器件在Id为1 A g-1时的最高Csd为82 F g-1,6000个循环后Rc仍有65.8%。
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