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导电聚合物电容性能研究

【电气设计论文】摘 要:首先采用化学氧化法合成导电聚合物,然后以聚合物为正极,活性炭为负极,组装成超级电容器,通过恒流充放电测试,循环伏安测试,交流阻测试,来研究聚合物的电容性能。
关键词:聚苯胺;聚吡咯;共聚物;化学氧化聚合;电容性能
1聚合物的化学氧化合成
聚吡咯的合成:根据文献所述的方法,0 ℃下将FeCl3•6H2O(2. 365g,8.75mmol)加入到50mL,1mol/L的盐酸溶液中,搅拌。30min之后,将蒸馏过的吡咯(1.22mL,17.56mmol)加入到上述的溶液中。混合液的颜色很快变绿,而后又变成黑色。30min之后,将反应所得的产物过滤,产物先用去离子水洗,再用乙醇洗,最后用丙酮洗,如此反复洗3次。洗涤后的产物在50℃干燥12h,得到黑色的聚吡咯粉末,记为1#样品。
2 聚合物的电容性能研究
2.1 聚苯胺电容性能研究
由图1可以看到合成的聚苯胺颗粒度较小,颗粒度达到微米数量级,颗粒表面呈凸起状且有大量微孔结构。这又利于电解液在电极表面的扩散,而且增大了电解液和活性物质的接触面积,使得活性物质有较高的利用率。用它来制作的电极不但会存在法拉第准电容而且还会存在可观的双电层电容:因而有利于减小电极的极化现象:从而提高超级电容器的比电容和比能量。
分别采用(7,10,13)×10-3A/cm2的恒定电流密度,考察了不同电流下电极的充放电性能,得到图2所示聚苯胺电极的充放电曲线。从图中可以看到,随着充放电电流密度增大,充放电时间相应减少。同时充放电曲线并非理想的线性三角波形,说明聚苯胺的法拉第准电容性质。且在不同的电流密度下的比电容分别为512,452,289 F/g。
  
在图3中-0.005附近有一个明显的还原峰,在0.447附近有一个明显的氧化峰,由于聚苯胺的电化学反应,会产生一个相反方向的电流,减缓工作电极电位下降的速度,从而使循环伏安呈现不对称性。
图4可以看出,聚苯胺电极的交流阻抗曲线上都出现了高频区的半圆和低
 
 
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