蓋世汽車訊 隨著能源需求日益增長，以及化石燃料減少，利用可再生能源發(fā)電，具有重要意義。而且，對于工業(yè)進(jìn)步和人類福祉而言，能源存儲與能源生產(chǎn)同樣重要。超級電容器具有價(jià)格低、能量密度相對較高、比電容高、電容保留率高、可再生性等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具吸引力的電化學(xué)儲能系統(tǒng)。

（圖片來源：AZOM）

作為各種儲能技術(shù)中的電極材料，近年來有機(jī)材料備受關(guān)注。其中共軛聚合物（π-CPs）頗具吸引力，因其具有諸多優(yōu)勢，如良好的電導(dǎo)率、成本效益、重量輕和環(huán)保性。據(jù)外媒報(bào)道，在英國皇家學(xué)會開放科學(xué)雜志（Royal Society Open Science.）上發(fā)表的一篇論文中，某研究團(tuán)隊(duì)廣泛考察特殊類型的有機(jī)材料，即將π-CPs作為多功能儲能系統(tǒng)的電極材料，以促進(jìn)電極材料快速發(fā)展和創(chuàng)新。

研究人員首先提供各種π-CPs的概覽，及其與能儲應(yīng)用有關(guān)的基本固有特性。此外，該文著重介紹π-CPs的合成，以及各種合成技術(shù)的最新進(jìn)展。化學(xué)氧化聚合是一種雙電子交換技術(shù)，需要使用氧化劑來氧化單體。電聚合是僅次于氧化聚合的最有利的合成方法。當(dāng)施加外部電壓時(shí)，工作電極上會發(fā)生聚合反應(yīng)。在大多數(shù)情況下，這些合成是在手套式操作箱內(nèi)進(jìn)行的。例如，在電聚合中使用ITO涂層載玻片或鍍金玻璃作為工作電極。

使用共軛聚合物的電池電極

因使用內(nèi)燃機(jī)造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，電化學(xué)儲能電池越來越受歡迎。低成本、高功率密度、輕量化、安全性高、長壽命、環(huán)保的電池，在電動汽車、便攜式電子產(chǎn)品、頻率調(diào)節(jié)等應(yīng)用中的需求很高。

電活性有機(jī)化合物相對于無機(jī)化合物具有若干優(yōu)點(diǎn)，如重量輕、安全性更高。而且，還可以生產(chǎn)具有必要結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的電活性有機(jī)化合物，從而產(chǎn)生更多的氧化還原活性位點(diǎn)，增加充放電過程中的電解質(zhì)離子交換。

在多功能儲能系統(tǒng)中，π-CPs及其改性材料，以及與納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物和碳基材料構(gòu)成的復(fù)合材料，已被廣泛用作電極材料。CPs是非常有價(jià)值的材料，也是超極電容器和金屬離子電池（MIBs）的潛在候選材料，因其具有靈活性、低成本、環(huán)境友好性、結(jié)構(gòu)多樣性，以及易通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)衍生化。π-CPs作為電極材料用于存儲器件的主要缺點(diǎn)包括容量低、穩(wěn)定性差等。

此外，在非質(zhì)子電解質(zhì)中π-CPs電極擊穿，會導(dǎo)致電池和超級電容器在放電期間容量快速衰減。迄今為止，文獻(xiàn)中已經(jīng)發(fā)表了各種克服這些障礙的解決方案。其中包括利用有機(jī)羰基化合物制備π-CPs鹽，利用導(dǎo)電材料制備π-CPs共價(jià)化合物，以及利用非共價(jià)技術(shù)制備具有納米結(jié)構(gòu)碳/金屬氧化物的復(fù)合材料。

孤對電子似乎具有較高的電子遷移率，據(jù)發(fā)現(xiàn)π-CPs中含有包括雜原子（如氧、氮、硫等）在內(nèi)的孤對電子，具有較高的電導(dǎo)率和氧化還原活性，能夠進(jìn)一步提高儲能系統(tǒng)的能量和功率密度。

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