聚乙烯醇基水凝胶超级电容器制备及性能研究

作者：焦玉荣 彭成淋 耿玉涛 李耀耀 温俊峰 相玉琳 高立国    单位：榆林学院化学与化工学院，陕西省低变质煤洁净利用重点实验室

关键词：超级电容器；聚乙烯醇；乙烯基杂化二氧化硅纳米颗粒；水凝胶

摘  要：以聚乙烯醇(PVA)为单体，乙烯基杂化二氧化硅纳米颗粒(VHSNPs)为交联剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，硫酸(H2SO4)为溶剂，碘化钾(KI)为氧化还原物质，通过化学反应合成了VHSNPs-PVA/H2SO4/KI水凝胶，然后与泡沫镍组装成超级电容器。采用X射线衍射（XRD）仪、原位红外光谱(IR)仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱（EDS）仪等对合成的水凝胶进行结构表征，通过机械测试研究水凝胶的力学性能，采用电化学工作站对制备的超级电容器进行循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电测试。结果表明，VHSNPs-PVA/H2SO4/KI水凝胶具有良好的力学性能，能在一定范围内进行拉伸和压缩，具有很好的保水性，能够有效黏附在物体上。在0.5 A/g的电流密度下，制备的超级电容器质量比电容为190F/g，能量密度为6.60 Wh/kg，且具有很小的内阻和电荷转移电阻，在1 000次恒电流充放电过程中电容保持率为96%。