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近年来,随着能源需求的急剧增加、化石燃料的快速枯竭,可持续能源的探索和电化学储能/转换技术的发展力度越来越大。超级电容器因其出色的功率密度,优异的循环稳定性和安全性,成为一种新型的电化学储能装置,吸引了一大批研究人员竞相研究。本文通过将赝电容活性材料聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)电沉积到具有三维网络结构的碳纸(CP)上作电极,分别与氧化还原凝胶聚合物电解质和离子液体基凝胶聚合物电解质组装成对称的固态超级电容器,从增强比电容和提高电化学电压窗口两方面改善超级电容器的能量密度。主要研究内容包括以下几方面:(1)以CP为集流体,通过单极脉冲法成功制备了PEDOT/CP电极,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)对其进行结构和形貌表征。结果表明,纺锤状PEDOT纳米颗粒均匀分布在碳纸的每根碳纤维上,并且PEDOT/CP保留了CP松散多孔的微观结构,利于离子和电子的传输。因此,PEDOT/CP被用作下述超级电容器的电极。(2)KI中I-因其具有不同的氧化/还原态,在电化学反应过程中能够进行多种氧化还原过程,并且具有较小的离子半径和降低电极/电解质界面处电荷转移电阻和扩散电阻的能力而成为一种有潜力的氧化还原介质。以PEDOT/CP为电极,碘化钾/聚乙烯醇/硫酸(KI/PVA/H2SO4)为凝胶聚合物电解质(GPE),组装成PEDOT/CP//KI/PVA/H2SO4//PEDOT/CP固态聚合物超级电容器(SSP-SCs)。通过循环伏安(CV),恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗(EIS)测试可知,PEDOT SSP-SC显示出高的比电容,优异的能量密度和良好的循环稳定性。所以,在适当的PVA浓度和电解质用量下在GPE中掺杂适量的KI可以提高SSP-SC的离子电导率和赝电容,从而提高器件的性能。(3)1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体因其具有低的黏度、相对较高的电导率、合成容易等优点,常被引入到凝胶聚合物电解质中,形成具有宽工作电压窗口和高离子电导率的离子液体基凝胶聚合物电解质。本文采用冻融循环法制备了具有三维网络结构的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐/聚乙烯醇/硫酸(BMIMBF4/PVA/H2SO4)离子液体基凝胶聚合物电解质并与制备好的PEDOT/CP电极构建成对称的PEDOT SSP-SCs。通过一系列测试方法对SCs进行电化学性能测试,结果表明:与PVA/H2SO4GPE的SSP-SC相比,BMIMBF4/PVA/H2SO4 GPE的SC的电化学性能有显著的改善。因此,在PVA/H2SO4 GPE中添加BMIMBF4能有效改善SSP-SC的电容性能和能量密度。此外,BMIMBF4/PVA/H2SO4 GPE也因其优异的机械性能在轻、薄及可穿戴的柔性器件中具有很大的应用价值。