超级电容器用聚吡咯纳米粒子的比容量衰减机理研究

基于化学氧化聚合法制备了粒径约为40nm的掺杂对甲苯磺酸(TSA)的聚吡咯(PPy)复合纳米粒子.采用XRD、EDS、SEM和TEM研究了产物的结构和形貌特征,并用循环伏安、恒流充放电等方法测试了纳米粒子的电化学性能.结果表明PPy/TSA具有良好的快速充放电能力,在10 mA/cm2时比容量达到268Fg-1,但在1000次循环后发现其比容量下降了25.5%.用CV测试了PPy/TSA电极在第一次循环和第1000次循环的伏安曲线图,发现经过1000次循环后PPy/TSA电极的氧化峰逐渐消失,并且非法拉第电流减小.交流阻抗测试表明,PPy/TSA纳米粒子在反复充放电循环后,其界面电荷传递电阻增加,高频段双层电容值降低,但低频段的赝电容值却有所增加.通过比表面积测量发现,聚合物链的反复氧化-还原过程还可导致平均孔径减小、比表面积下降.红外和拉曼光谱也证实PPy纳米粒子在充放电过程中会发生降解,生成一种含氧的醌式结构,这表明聚合物电极材料比容量的下降可能与PPy主链的不可逆氧化和结构碎片化有关.