超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展-北极星储能网

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摘要：有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。有机聚合物掺杂状态下，因具有共轭结构，从而提高了电子的离域性，对外表现可以导电。根据掺杂类型和组合的不同，超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型。阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类，介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势。

陈光铧，徐建华，杨亚杰，蒋亚东，葛萌

(电子科技大学光电信息学院，成都610051)

0引言

超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点，有着广阔的应用前景，如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。特别是在电动汽车上，超级电容器与电池联合能分别提供高功率和高能量，既减小了电源的体积又延长了电池的寿命。电极材料是超级电容器最为关键的部分，也是决定其性能的主要因素，因此开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究中最核心的课题。导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料，其电容主要来自于法拉第准电容。目前应用于超级电容器的导电聚合物主要有聚苯胺(Polyaniline)、聚噻吩(Polythiophene)、聚吡咯(Polypyrrole)等。

1超级电容器导电聚合物电极的工作原理及特点

多数聚合物分子主要由以定域电子或者有限离域电子(价电子)构成的共价键连接各种原子而成。其中，键和独立的键价电子是典型的定域电子或是有限的离域电子。根据目前已有的研究成果，虽然有机化合物中的键可以提供有限离域性，但是电子仍不是导电的自由电子。

当有机化合物具有共轭结构时，电子体系增大，电子的离域性增强，可移动的范围扩大。当共轭结构达到足够大时，化合物即可提供自由电子，共轭体系越大，离域性越大。因此有机聚合物成为导体的条件是有能够使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的共轭结构。图1为PEDOT(聚乙撑二氧噻吩)的阳离子型链式聚合反应。

以导电聚合物为电极的超级电容器，其电容一部分来自电极/溶液界面的双电层，更主要的一部分是由法拉第准(假)电容提供。其作用机理是：通过在电极上聚合物膜中发生快速可逆N型、P型掺杂和去掺杂的氧化还原反应，使聚合物达到很高的储存电荷密度，产生很高的法拉第准(假)电容而实现储存电能。

导电聚合物的P型掺杂过程是指外电路从聚合物骨架中吸取电子，从而使聚合物分子链上分布正电荷，溶液中的阴离子位于聚合物骨架附近保持电荷平衡(如聚苯胺、聚吡咯及其衍生物);而发生N型掺杂过程时，从外电路传递过来的电子分布在聚合物分子链上，溶液中的阳离子则位于聚合物骨架附近保持电荷平衡(如聚乙炔、聚噻吩及其衍生物)。

原标题：超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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