超級(jí)電容器用聚苯胺／活性炭復(fù)合材料

　　超級(jí)電容器是近年來出現(xiàn)的一種新型能源器件，性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間，具有高功率，寬溫度使用范圍和長循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，按照儲(chǔ)能機(jī)理分為兩類：雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器。在電極面積相同情況下，法拉第準(zhǔn)電容是雙電層電容的10～l00倍左右。活性炭材料電極電化學(xué)電容器是以雙電層電容的方式來儲(chǔ)存電荷的，一般高比面積活性炭由于其高比表面積和合理孔結(jié)構(gòu)而具有較好的電容性能，但是由于其結(jié)晶性較差，導(dǎo)電性能不良而限制其容量的提高[1]。聚苯胺(PANI)是一種常見的導(dǎo)電高分子，因其具有原料易得、制備方法簡便，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和電化學(xué)氧化還原可逆性[2]而深受人們重視。聚苯胺電極電化學(xué)電容器是以法拉第準(zhǔn)電容的方式來儲(chǔ)存電荷的，由于在其充放電過程中發(fā)

　　生高度可逆的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生很大的準(zhǔn)電容。

　　使用聚苯胺在活性炭表面用原位聚合方法來提高活性炭(AC)性能的研究也有報(bào)道。聚苯胺修飾活性炭電極既可利用活性炭的雙電層電容又可利用聚苯胺的準(zhǔn)電容，能夠提高電容器的比電容。李仁貴等[3]研究了聚苯胺在活性炭表面原位聚合制得的電極材料的電容性能，較活性炭提高一些，但其電極材料的比容量和苯胺轉(zhuǎn)化率都不是很高。我們采用原料活性炭材料，研究苯胺在活性炭表面的原位聚合反應(yīng)，通過選擇比表面積合適的活性炭，并控制活性炭、苯胺及氧化劑的比例，來優(yōu)化聚合工藝，以期在獲得高比容量復(fù)合電極材料的同時(shí)也得到較高的苯胺轉(zhuǎn)化率。 1 實(shí)驗(yàn)

　　l.1主要原料

　　原料活性炭(LAC)，比表面積936 m2/g，溧陽活性炭聯(lián)合加工廠;苯胺，分析純，天津市標(biāo)準(zhǔn)科技有限公司;鹽酸，分析純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)36.8%，北京化工廠;過硫酸銨，分析純，天津市天大化工實(shí)驗(yàn)廠。

　　1.2 聚苯胺在活性炭表面的原位聚合

　　將一定量的活性炭、一定濃度的鹽酸溶液和一定量的苯胺依次加入到三口燒瓶中，超聲震蕩30 min，然后移人低溫浴，等溫度降到2℃左右時(shí)，通人N230 min后向三口燒瓶中逐步滴加過硫酸銨水溶液，30 min左右滴完。反應(yīng)體系的溫度保持在4℃以下，繼續(xù)反應(yīng)8 h后離心分離，去離子水洗滌，烘干。再用無水乙醇在索式提取器中提取12 h，取出后，烘干，備用。

　　1.3 活性炭/聚苯胺符合材料電化學(xué)性能測(cè)試

　　1.3.1活性炭/聚苯胺符合材料電極的制備

　　將聚四氟乙烯(PTFE)、乙炔黑、聚苯胺/活性炭復(fù)合物按5∶2∶20的質(zhì)量比混合，以去離子水和乙醇為溶劑，其中PTFE為粘接劑，乙炔黑為導(dǎo)電劑。用玻璃棒攪拌均勻后涂敷到泡沫鎳上，烘干至恒重后壓片，并裁成20 mm