嵌段共聚物炭化法制备超级电容器碳电极材料初探

摘要

本文综述了超级电容器的国内外研究现状及超级电容器电极材料最新的理论和应用研究进展，分析了超级电容器电极材料研究存在的问题。介孔碳材料以其具有巨大的比表面积、孔径和孔径分布、孔隙率而得到广泛应用，据此本文提出了制备碳电极材料的新方法-RAFT法。利用XRD、SEM和BET等技术对电极材料的微观结构和形貌进行了分析，采用循环伏安扫描(CV)、恒电流充放电(PT)等技术表征其电化学性能。主要研究内容包括：
　　 1.成功合成了一种新型的可逆加成链转移(RAFT)试剂-CTA，并以之为链转移剂，通过可控自由基聚合反应，合成了交联苯乙烯，并高温下炭化制备了成型碳，系统研究了电极的微观结构及其电容性能之间的关系。
　　 2.采用RAFT聚合方法合成了丙烯酸/苯乙烯嵌段共聚物，并进一步制备了介孔碳电极材料，透射电镜照片显示，所制备的材料具有孔道结构，但是孔的数量有限，孔的大小不是很理想，电解液不能在该孔道结构内部自由传输，再加上电解液对孔的浸润性不是很好，导致电化学性能不是很理想，比容量仅有80F/g，但是通过硝酸改性后，由于电解液对电极的浸润性大大改善，极大地提高了电极材料的比容量，达到206F/g，本实验系统地研究了聚合条件与炭化条件、聚合单体的聚合顺序、单体之间的比例、RAFT试剂的量、改性对电极材料性能的影响规律。