超级电容器复合电极材料应用研究进展-第4页-北极星储能网

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其中，最关键的是合成新型的复合材料，以提高超级电容器的能量密度。

金属氧化物及其水合物通过在电极/溶液界面发生氧化还原反应产生的法拉第准电容来存储能量的储能机制，虽然使其具有较大的比容量，但由于该类材料的结构(一般情况下是晶体)不利于电解质的渗透，电极材料与电解质溶液接触机会少，因而导电性差，材料的利用率不高，需进一步提高材料的比表面积和孔容量予以改善。而金属氧化物及其水合物复合材料，不仅能弥补单纯金属氧化物及其水合物的不足，而且还能减少金属氧化物及其水合物的用量，降低材料成本，提高材料的比容量。

2炭/导电聚合物

炭/导电聚合物(ECP)复合材料结合了ECP较高的比电容以及炭快速的充放电双电层电容和良好的机械性能。与CNTs/金属氧化物复合材料相比，CNTs/ECP复合材料，不仅可提高超级电容器的比电容量，还可降低成本，并且其法拉第准电容效应也较稳定。研究较多的ECP材料主要有聚苯胺(PAn)、聚噻吩(PTh)、聚并苯(PAS)、聚吡咯(PPy)和聚乙烯二茂铁(PVF)等。

2.1炭/聚苯胺

通过微波聚合、原位化学聚合、界面聚合、电化学聚合、电沉积和原位沉积等方法可以制得炭/PAn复合材料。MWCNT/PAn的复合较为多见，该复合材料有较好的倍率性能，电容的保持性较好。Mi等[17]通过微波辅助聚合快速制备了MWC-NT/PAn复合物。TEM显示这种复合材料是一种复合核壳结构的聚苯胺层(50～70nm)。能量密度为22W˙h/kg时的比电容为322F/g，比单纯的MWCNTs高出12倍。Dong等[18]通过原位化学氧化聚合法制备了MWCNT/PAn复合物，并作为一种新型的电极材料。复合物的比电容高达328F/g.Sivakkumar等[19]采用界面聚合法制备了PAn纳米纤维。在1.0A/g的恒电流下其初始比电容达554F/g。通过原位化学聚合制备MWC-NT/PAn复合物。其比电容达606F/g，循环稳定性好。

SWCNT基复合材料也做了相关研究，Gupta等[20]通过在SWCNT上电化学聚合聚苯胺得到复合物PAn/SWCNT，在1M的H2SO4电解液中测试其电性能。复合物的比电容、比能量和比功率比纯的PAn和SWCNT高。沉积73%PAn在SWC-NT上制得复合物具有最高的比电容，其比电容、比能量和比功率分别为485F/g，228W˙h/kg和2250W/kg.Gupta等[21]是通过在电位为0.75V(参比电极为饱和甘汞电极)下，在SWCNT上原位沉积PAn而得到PAn/SWCNT复合物。研究结果表明，复合物的比电容强烈地受其微结构的影响，而微结构是与PAn沉积在SWCNT上的质量含量相关。最佳条件是：最高比电容为463F/g(10mA/cm-2)，PAn的含量为73%。比电容在第一个500次循环后仅降低5%，而再接下来的1000次循环后仅仅降低1%，由此说明该复合材料有较好的稳定性。

2.2炭/聚吡咯

Ham等[22]通过吡咯单体的原位聚合在SWC-NT上包覆PPy.CNT表面部分被PPy覆盖。聚吡咯包覆的纳米管用LiClO4掺杂并与KynarFLEX2801粘接剂相混合来制成超级电容器复合电极。

复合电极的比电容高于PPy/粘接剂/炭黑。这是由于其比表面积大，而且SWCNT的光表面具有较高电导率。

原标题：超级电容器复合电极材料应用研究进展

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