靜電紡絲聚苯胺-碳納米管復(fù)合電極及其超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種高性能儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、充電時(shí)間快、循環(huán)穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電、交通設(shè)施、無(wú)線通訊、電子設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。電極作為超級(jí)電容器的核心部件，對(duì)超級(jí)電容器的比電容和性能有著重要影響。在電極制備過(guò)程中，高比表面積和合適的孔隙度對(duì)超級(jí)電容器的性能有著顯著影響。本文通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備高比表面積的纖維薄膜電極，并研究了纖維直徑對(duì)超級(jí)電容器性能的影響。
　　本文研究了靜電紡絲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、靜電紡絲影響

2、參數(shù)、測(cè)試儀器及實(shí)驗(yàn)流程。用原位聚合法合成了聚苯胺(PANI)，制備了聚乙烯醇-硫酸(PVA-H2SO4)凝膠電解質(zhì)，測(cè)試了聚苯胺/多壁碳納米管(PANI/MWCNT)懸浮液的物理性質(zhì)。結(jié)果表明，懸浮液物理性質(zhì)滿足靜電紡絲泰勒錐工作模式要求。
　　探究了靜電紡絲參數(shù)（電壓、紡絲距離、溶液流量）對(duì)纖維直徑的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在靜電紡絲可紡范圍內(nèi)，電壓主要影響靜電紡絲泰勒錐的穩(wěn)定程度，當(dāng)電壓在穩(wěn)定的泰勒錐模式要求范圍內(nèi)改變時(shí)，對(duì)纖維

3、的平均直徑影響很小。當(dāng)電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，容易形成串珠。增大紡絲距離或者降低溶液流量都可以減小纖維平均直徑。通過(guò)氮?dú)馕摳角€對(duì)PANI/MWCNT纖維薄膜進(jìn)行比表面積表征，發(fā)現(xiàn)纖維薄膜比表面積隨著纖維直徑的降低而增大。
　　通過(guò)改變靜電紡絲參數(shù)，制備纖維平均直徑分別為2.89、2.28、1.70和1.21μm的四組薄膜電極并組裝成電容器，對(duì)比研究纖維直徑大小對(duì)電容器性能的影響。四組電容器的比電容分別為129.5、140、159和1

4、80 Fg-1，比表面積分別為57、64、74和83 m2·g-1，比電容和比表面積隨著纖維直徑的減小而升高。較高比表面積的電極，在超級(jí)電容器電極法拉第反應(yīng)過(guò)程中提供更多的活性位點(diǎn)，也增加纖維與電解質(zhì)離子接觸的機(jī)率，提高了電極材料的利用率，進(jìn)而提高電容器得的電化學(xué)性能。
　　制備了納米纖維薄膜電極和微米纖維薄膜電極，對(duì)比研究纖維直徑的不同數(shù)量級(jí)對(duì)電容器電化學(xué)性能的影響。納米纖維電容器和微米纖維電容器的比電容分別為219和147F·