《電解-電化學混合電容器納米電極的製備及電性能研究》是依託南京理工大學，由宋曄擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電解-電化學混合電容器納米電極的製備及電性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋曄
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為獲得高工作電壓、高功率密度和高能量密度的新型儲能器件，結合電解電容器和電化學電容器的各自優點，利用廉價的鋁電解電容器陽極和導電聚苯胺電化學電容器陰極，構建電解-電化學混合電容器系統。採用納米模板技術，藉助聚合物的轉換巧妙地將氧化鋁有序納米孔洞結構複製到鋁基體上，製備具有規則納米孔洞陣列的鋁陽極；利用具有鋸齒狀納米孔道的新型模板，製備鋸齒狀納米聚苯胺纖維陰極；再配合適用於電解電容器和電化學電容器的離子液體基電解液，組合成混合電容器。本項目主要研究鋁陽極納米孔洞尺寸對比容的影響；研究Al/Al2O3/電解液系統中電介質的電子電流與電壓的關係以及擊穿機制和規律；研究鋸齒狀納米聚苯胺陰極形貌對電極容量的影響，揭示導電聚合物電化學電容器的充放電機理；研究混合電容器系統的儲電性能，建立其總體能量密度和功率密度與電極材料微結構之間的關係。為新型能量儲存和轉換器件的研究提供技術基礎和前進方向。
結題摘要
電化學電容器作為一種高功率密度和高能量密度的儲能器件已成為世界範圍內的研究熱點，然而極低的工作電壓限制了其在很多方面的套用。本項目利用高工作電壓的鋁電解電容器Al/Al2O3陽極與導電聚苯胺電化學電容器陰極組合，製備高工作電壓和高功率密度的電解-電化學混合電容器。利用多孔陽極氧化鋁 (PAA)納米模板技術製備高比表面積的電極材料，從而提高混合電容器的能量密度。經過三年的研究，本項目主要在以下方面取得了突破：提出了PAA納米孔洞新的形成機理，發展了PAA納米模板製備技術，實現了常溫下規則PAA模板的快速製備、通孔PAA模板的高效簡便製備、鋸齒狀新型PAA模板的可控生長，並且首次發現大孔間距的PAA膜不能在拋光鋁箔上形成，在高陽極氧化電壓下拋光鋁箔上只能形成緻密膜而無法得到多孔膜；在此基礎上成功製備了鋸齒狀納米聚苯胺陰極以及Al/Al2O3陽極，並利用與PAA膜納米孔道結構類似的多孔氧化鈦納米管陣列，製備了聚苯胺/氧化鈦納米複合陰極，與鉭電解電容器陽極組合，以硫酸為電解液成功製備了高工作電壓（100V）和高能量密度的電解-電化學混合電容器；通過在氧化鈦納米管中直接原位電化學聚合製備聚苯胺膜，解決聚苯胺電極在中性電解液中的電化學活性問題，為構建鋁電解電容器和聚苯胺電化學電容器組成的電解-電化學混合電容器系統打下了基礎；分別利用電漿表面處理技術和電化學還原摻雜方法，對多孔陽極氧化鈦納米管陣列膜進行改性，成功地製備了高比容的電化學電容器電極，該電極可以工作在中性電解液中，利用其作為陰極與鋁電解電容器陽極混合，使得傳統鋁電解電容器的比容量增加一倍以上。
