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超级电容器做为一种储能器件,具有高功率、高循环稳定性等特点,被广泛应用于各种领域。如何开发电化学性能良好的电极材料已成为超级电容器的研究重点。将聚吡咯(PPy)与石墨烯(GR)材料复合,利用GR高导电性、高强度等优点来弥补PPy材料机械性能差的缺点,从而获得具有高电化学性能的复合电极材料。但是,研究表明GR因在水相分散性较差而发生团聚,导致PPy/GR电极材料并没有达到预期的效果。因此,针对PPy/GR材料存在的问题,本文通过向其中添加纤维素材料,利用材料本身的结构特点来解决GR在水相的分散性及PPy分子链机械性能差等问题,获得一种具有高电化学性能的全新的电极材料;并以聚乳酸(PLA)做为膜基体,制备出绿色环保和高导电性能的导电膜,并有望应用于全固态超级电容器当中。研究内容如下:(1)聚吡咯/石墨烯/纳米纤维素(PPy/GR/CNF)复合电极材料:将CNF加到PPy/GR体系中。探究CNF含量对PPy/GR/CNF电化学影响。结果表明,CNF、GR和PPy之间彼此通过氢键或π-π键相连。PPy/GR/CNF-50具有“泡沫网状结构”,具有较大的比表面积,缩短了离子与电子的传输路径,从而提高材料的电化学性能。在1A/g电流密度下,PPy/GR/CNF-50具有最高的比电容,值为223.8F/g。在5A/g电流密度下,1000次循环后,PPy/GR/CNF-50比电容保持率高达85.7%。(2)聚吡咯/石墨烯/羧甲基纤维素(PPy/GR/CMC)复合电极材料:采用CMC做为分散剂添加到PPy/GR体系中。探究CMC的含量对PPy/GR/CMC电化学性能影响。结果表明,PPy/GR/CMC1:6复合电极材料结构松散,PPy呈现“球”“线”网络结构。在1A/g电流密度下,PPy/GR/CMC1:6具有最高的比电容,值为327.5F/g。在5A/g电流密度下,1000次循环后,PPy/GR/CMC1:6比电容保持率高达78.2%。(3)聚吡咯/石墨烯(PPy/GR)柔性导电膜:选用聚乳酸(PLA)为膜基材料,利用CNF与PLA和GR之间存在氢键作用力,成功获得PPy/GR柔性导电膜。研究不同添加量的GR对PPy/GR柔性导电膜热稳定性和电导率的影响。结果表明,PLA-CNF-GR-10/PPy具有一定的柔性和强度。GR的添加可以增加PLA-CNF-GR/PPy电导率,并且在反复弯折多次后仍可以保持很高的电导率。本文将PLA-CNF-GR-10/PPy柔性导电膜制备成柔性全固态超级电容器,为绿色可再生柔性电容器的发展提供了一些经验式的探索。