軟性聚苯胺/石墨烯奈米複合材料超級電容

Abstract

本論文主要研究聚苯胺/還原氧化石墨烯複合材料經爐管不同熱處理溫度後於超級電容的電極上之可行性，希望透過導電高分子與碳基材料兩種不同的電容機制來提升電容表現，並以此種組合彌補各別材料之優缺點，並探討溫度對聚苯胺/還原氧化石墨烯複合材料的熱解反應與鍵結變化。首先，使用網印法進行電極的快速成膜，接著以爐管對電極進行熱處理，溫布分別為100、200、300 oC與未處理，最後搭配凝膠態電解液製作出可撓性超級電容。在循環伏安法掃描速率2 mV/s下，電位窗口為0~0.8 V，低溫100 oC的熱處理後就能有效讓比電容值從88.55 mF/cm2提升至102.73 mF/cm2，然而隨後卻隨著熱處理溫度提升至200、300 oC時，比電容值開始下降，其中的原因為聚苯胺在200 oC之後會發生熱解反應的關係，其可透過熱重分析與鍵結分析中得知，也因為聚苯胺的熱解反應而導致其在超電容機制中貢獻的法拉第反應開始消失，最終電容值因此下降。而低溫100 oC熱處理之電容在撓曲下依舊有不錯的表現，比電容值可維持90.7 %，在1000次充放電後電容維持率為88.25 % ，顯示出聚苯胺/還原氧化石墨烯複合材料低溫熱處理下有著良好的可撓性。

We investigate polyaniline (PANI)/reduced graphene oxide (rGO) composite supercapacitor post-annealed at various temperatures. Pastes containing PANI and rGO are first screen-printed onto carbon cloth. Following which the sample was annealed at 100, 200, and 300 °C for 10 min. Thermogravimetric analysis indicates the decomposition of PANI as the annealing temperature increased to 200 and 300 °C, the pseudocapacitance contributed by PANI decreases, and the capacitance values therefore decreased. 100 °C×10 min annealing can increase the areal capacitance from 88.55 mF/cm2 to 102.73 mF/cm2. Under bending with a bending radius of 0.55 cm, the capacitance retention rate is 90.7 %. After 1000 cycle CV stability test, the capacitance retention rate is 88.25 %.