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化学进展 2009, Vol. 21 Issue (09): 1832-1838 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

超级电容器用炭/导电聚合物复合材料*

安红芳|王先友**|李娜|郑丽萍|陈权启   

  1. （湘潭大学化学学院   |材料设计及制备技术湖南省重点实验室 |湘潭 411105）
  • 收稿日期:2008-10-10 修回日期:2008-12-04 出版日期:2009-09-24 发布日期:2009-09-15
  • 通讯作者: 王先友 E-mail:wxianyou@yahoo.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金

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Carbon and Conducting Polymer Composites for Supercapacitors

An Hongfang ; |Wang Xianyou** ; |Li Na ; |Zheng Liping ; |Chen Quanqi   

  1. (Key Laboratory of Materials Design and Preparation Technology of Hunan Province, School of Chemistry, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China)
  • Received:2008-10-10 Revised:2008-12-04 Online:2009-09-24 Published:2009-09-15
  • Contact: Wang Xianyou E-mail:wxianyou@yahoo.com
  • Supported by:

    National Natural Science Foundation of China

炭/导电聚合物复合材料是近年来发展起来应用于超级电容器的一种新型电极材料。炭材料与氧化物的复合材料，或者炭材料与导电聚合物的复合材料，能够将双电层电容与法拉第电容结合，既可提高超级电容器的比电容，改变其充放电电压，又可提高其循环性能。本文综述了近年来国内外各种炭材料，如活性炭，碳纳米管等与导电聚合物复合材料的研究进展，认为炭与导电聚合物的复合材料，尤其是性能优良的炭气凝胶，模板法制备的中孔炭，以及由金属或非金属碳化物与氯气等刻蚀剂反应制备的骨架炭与导电聚合物的复合材料是超级电容器电极材料研究的一个重要发展方向。

关键词： 炭, 导电聚合物, 复合, 超级电容器

Carbon/conducting polymer composite is a novel electrode material which is recently used for the application of supercapacitors. The composites of carbon and metal oxide, or carbon and conducting polymers can fully combine advantages of double-layer capacitance of carbon materials and pseudo-capacitance of metal oxide or conducting polymer, thus the materials can provide not only high specific capacitance and working voltage, but also excellent cycle stability. In this paper, we illustrate the recent research progress of the composites of carbon at home and abroad, such as active carbon, carbon nanotubes and conducting polymers, and believe that the composites of carbon and conducting polymers will be a promising electrode material for supercapacitors, especially carbon aerogels, mesoporous carbon prepared by template synthesis, and carbide derived carbon which is prepared by selective thermo-chemical etching from carbide in chlorine gas flow.

Contents
1 Introduction
2 Energy storage mechanism of supercapacitors using carbon conducting polymer
3 Recent Progress in Carbon and Conducting polymer composites
3.1 Carbon
3.2 Conducting polymer
3.3 Carbon/conducting polymer composites
4 Conclusion

Key words: carbon, conducting polymers, composites, supercapacitors

中图分类号: 

()

[ 1 ] 　Peng C , Zhang S W, Daniel J , et al . Prog. Nat . Sci . , 2008 , 18(7) : 777 —788
[ 2 ] 　苗小丽(Miao X L) , 邓正华(Deng Z H) . 合成化学(Chinese Journal of Synthetic Chemistry) , 2002 , 10 (2) : 106 —109
[ 3 ] 　Conway B E. Electrochemical Supercapacitors : Scientific Fundamentals and Technological Applications. New York: Kluwer Academic , 1999. 183 —220
[ 4 ] 　Sugimoto W, Yokoshima K, Murakami Y, et al . Electrochim. Acta ,2006 , 52 (4) : 1742 —1748
[ 5 ] 　张庆武(Zhang Q W) , 周啸(Zhou X) , 汤孝平(Tang X P) 等. 电子元件与材料( Electronic Components & Materials) , 2002 , 20(5) : 21 —26
[ 6 ] 　Marina M R , Catia A. Solid State Ionics , 2002 , 148 (3P4) : 493 —498
[ 7 ] 　王晓峰(Wang X F) , 孔祥华(Kong X H) , 解晶莹(Xie J Y) 等.电子元件与材料( Electronic Components &Materials) , 2001 , 21(5) : 24 —29
[ 8 ] 　卢斐(Lu F) , 吴志明(Wu Z M) , 徐建华(Xu J H) 等. 电子元件与材料(Electronic Components &Materials) , 2005 , 24 (2) : 51 —53
[ 9 ] 　蔡志江(Cai Z J ) . 电源技术(Chinese Journal of Power Sources) ,2006 , (1) : 71 —88
[10 ] 　Gupta V , Miura N. Mater. Lett . , 2006 , 60 (12) : 1466 —1469
[11 ] 　Fan L Z, Maier J . Electrochem. Commun. , 2006 , 8 (6) : 937 —940
[12 ] 　Xu Y, Wang J , Sun W, et al . J . Power Sources , 2006 , 159 (1) :370 —373
[13 ] 　汪形艳(Wang X Y) , 王先友(Wang X Y) , 黄伟国(Huang W G) . 电池(Battery Bimonthly) , 2004 , 34 (3) : 192 —193
[14 ] 　Becker H I. US 2800616 , 1957
[15 ] 　Subramanian V , Luo C , Stephan A M, et al . J . Phys. Chem. C ,2007 , 111 (20) : 7527 —7531
[16 ] 　Babel K, Jurewicz K. J . Phys. Chem. Solids , 2004 , 65 ( 2/3) :275 —280
[17 ] 　张治安(Zhang Z A) , 邓梅根(Deng M G) , 王斌华(Wang B H)等. 功能材料(Journal of Functional Materials) , 2005 , 36 (2) :275 —280
[18 ] 　Frank M, Mark L , Gerrard I M, et al . Electrochem. Commun. ,2001 , 3 (8) : 177 —180
[19 ] 　Che G L , Lakshmi B B , Fisher E R , et al . Nature , 1998 , 393(6683) : 346 —348
[20 ] 　Pekala R W, Farmer J C , Alviso C T, et al . J . Non-Cryst . Solids ,1998 , 225 (1) : 74 —80
[21 ] 　Sullivan M, Kê tz R , Haas O. Electrochemical Capacitors ,Pennington : The Electrochemical Society , Inc. , 1996. 198 —209
[22 ] 　Nikitin A , Gogotsi Y. Nanostructured Carbide-Derived Carbon(CDC) . American Scientific Pubilishers , 2003
[23 ] 　Denisa H , Junya Y, Yasushi S , et al . Chem. Mater. , 2005 , 17(5) : 1241 —1247
[24 ] 　李娜(Li N) , 王先友(Wang X Y) , 易四勇(Yi S Y) 等. 化学进展(Progress in Chemistry) , 2008 , 20 (7P8) : 1202 —1207
[25 ] 　Pekala R W, Farmer J C , Alviso C T, et al . J . Non-Cryst . Solids ,1998 , 225 (1) : 74 —80
[26 ] 　Li J , Wang X Y, Huang Q H , et al . J . Power Sources , 2006 , 158(2) : 784 —788
[27 ] 　Iijima S. Nature , 1991 , 354 : 56 —58
[28 ] 　Shirakawa H , Louis E L , MacDiarmid A G, et al . J . Chem. Soc.Chem. Commun. , 1977 , 578 —580
[29 ] 　Zhou C , Han J , Song G, Guo R. Macromolecules , 2007 , 40 (20) :7075 —7078
[30 ] 　Mi H Y, Zhang X G, Yang S D , et al . Mater. Chem. Phys. ,2008 , 112 (1) : 127 —131
[31 ] 　Zhou M, Pagels M, Geschke B , et al . J . Phys. Chem. B , 2002 ,106 : 10065 —10073
[32 ] 　Sharma R K, Rastogi A C , Desu S B. Electrochem. Commun. ,2008 , 10 (2) : 268 —272
[33 ] 　袁国辉(Yuan G H ) . 电化学电容器( Electrochemical Supercapacitors) . 北京: 化学工业出版社(Beijing : Chemical Industry Press) , 1999. 150 —153
[34 ] 　Laforgue A , Simon P , Sarrazin C , et al . J . Power Sources , 1999 ,80 (1/2) : 142 —148
[35 ] 　毛定文(Mao D W) , 田艳红( Tian Y H) . 电源技术( Chinese Journal of Power Sources) , 2007 , 131 (8) : 614 —616
[36 ] 　黄震雷(Huang ZL) , 丛文博(Cong WB) , 张宝宏(Zhang B H) .电源技术(Chinese Journal of Power Sources) , 2007 , 131 ( 8) :605 —608
[37 ] 　丛文博(Cong WB) , 张宝宏(Zhang B H) , 俞应霞(Yu YX) . 哈尔滨工程大学学报(Journal of Harbin Engineering University) ,2004 , 25 (6) : 809 —813
[38 ] 　Muthulakshmi B , Kalpana D , Pitchumani S , et al . J . Power Sources , 2006 , 158 (2) : 1533 —1537
[39 ] 　KimJ H , Lee Y S , Sharma A K, et al . Electrochim. Acta , 2006 ,52 (4) : 1727 —1732
[40 ] 　Selvakumar M, Bhat D K. J . Appl . Polym. Sci . , 2008 , 107 (4) :2165 —2170
[41 ] 　Wang Y G, Li H Q , Xia Y Y. Adv. Mater. , 2006 , 18 ( 19) :2619 —2623
[42 ] 　Xing W, Zhuo S P , Cui H Y, et al . Mater. Lett . , 2007 , 61 (23/24) : 4627 —4630
[43 ] 　Chen W C , Wen T C , Teng H. Electrochim. Acta , 2003 , 48 (6) :641 —649
[44 ] 　Deng M G, Yang B C , Hu Y D. J . Mater. Sci . , 2005 , 40 (18) :5021 —5023
[45 ] 　Zhou Y K, He B L , Zhou WJ , et al . Electrochim. Acta , 2004 , 49(2) : 257 —262
[46 ] 　Gupta V , Miura N. J . Power Sources , 2006 , 157 (1) : 616 —620
[47 ] 　Wang J , Xu YL , Chen X, Sun X F. Comp. Sci . Technol . , 2007 ,67 (14) : 2981 —2985
[48 ] 　Kima J Y, Kima K H , Kim KB. J . Power Sources , 2008 , 176 (1) :396 —402
[49 ] 　Lota K, Khomenko V , Frackowiak E. J . Phys. Chem. Solids ,2004 , 65 (2/3) : 295 —301
[50 ] 　Wang J , Xu Y L , Sun X F , et al . J . Solid State Electrochem. ,2008 , 12 (7P8) : 947 —952
[51 ] 　Frackowiak E , Beguin F. Carbon , 2002 , 40 (10) : 1775 —1787
[1] 李婧, 朱伟钢, 胡文平. 基于有机复合材料的近红外和短波红外光探测器[J]. 化学进展, 2023, 35(1): 119-134.
[2] 王琦桐, 丁嘉乐, 赵丹莹, 张云鹤, 姜振华. 储能薄膜电容器介电高分子材料[J]. 化学进展, 2023, 35(1): 168-176.
[3] 唐森林, 高欢, 彭颖, 李明光, 陈润锋, 黄维. 钙钛矿光伏电池的非辐射复合损耗及调控策略[J]. 化学进展, 2022, 34(8): 1706-1722.
[4] 蒋峰景, 宋涵晨. 石墨基液流电池复合双极板[J]. 化学进展, 2022, 34(6): 1290-1297.
[5] 乔瑶雨, 张学辉, 赵晓竹, 李超, 何乃普. 石墨烯/金属-有机框架复合材料制备及其应用[J]. 化学进展, 2022, 34(5): 1181-1190.
[6] 李晓微, 张雷, 邢其鑫, 昝金宇, 周晋, 禚淑萍. 磁性NiFe2O4基复合材料的构筑及光催化应用[J]. 化学进展, 2022, 34(4): 950-962.
[7] 吴飞, 任伟, 程成, 王艳, 林恒, 张晖. 基于生物炭的高级氧化技术降解水中有机污染物[J]. 化学进展, 2022, 34(4): 992-1010.
[8] 徐妍, 苑春刚. 纳米零价铁复合材料制备、稳定方法及其水处理应用[J]. 化学进展, 2022, 34(3): 717-742.
[9] 庞欣, 薛世翔, 周彤, 袁蝴蝶, 刘冲, 雷琬莹. 二维黑磷基纳米材料在光催化中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(3): 630-642.
[10] 王才威, 杨东杰, 邱学青, 张文礼. 木质素多孔碳材料在电化学储能中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 285-300.
[11] 陈雅琼, 宋洪东, 吴懋, 陆扬, 管骁. 蛋白质-多糖复合体系在活性物质传递中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(10): 2267-2282.
[12] 祝梓琳, 范中贤, 缪梦昭, 黄怀义. 铱(Ⅲ)配合物乏氧肿瘤光动力治疗[J]. 化学进展, 2021, 33(9): 1473-1481.
[13] 李金召, 李政, 庄旭品, 巩继贤, 李秋瑾, 张健飞. 纤维素纳米晶体的制备及其在复合材料中的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1293-1310.
[14] 蔡克迪, 严爽, 徐天野, 郎笑石, 王振华. 锂离子电容电池关键电极材料[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1404-1413.
[15] 李祥业, 白天娇, 翁昕, 张冰, 王珍珍, 何铁石. 电纺纤维在超级电容器中的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(7): 1159-1174.