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超级电容器碳材料的研究现状与发展

时间:2021-08-22 00:03 点击次数:
  本文摘要:概要:双电层电容器是近年发展一起的一种新型储能装置。本文非常简单地讲解了超级电容器的类型以及电极材料的储能原理,对目前所用于的活性炭粉、活性炭纤维、炭气凝胶、碳纳米管等炭电极材料展开了较为。 超级电容器是一种理想的新型储能器件。为研发出有性能出色的超级电容器,从材料角度而言,至关重要的就是合适超级电容器应用于的、在有所不同电解液中具备较高比容量的碳电极材料的研究研发。

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概要:双电层电容器是近年发展一起的一种新型储能装置。本文非常简单地讲解了超级电容器的类型以及电极材料的储能原理,对目前所用于的活性炭粉、活性炭纤维、炭气凝胶、碳纳米管等炭电极材料展开了较为。

  超级电容器是一种理想的新型储能器件。为研发出有性能出色的超级电容器,从材料角度而言,至关重要的就是合适超级电容器应用于的、在有所不同电解液中具备较高比容量的碳电极材料的研究研发。目前主要集中于在碳基材料,如活性炭、玻璃碳、纤维、凝胶、高密度石墨、浸渍聚合物基体而获得的泡沫、碳纳米管、高活性中间相炭微球及具备纳米孔隙的蜂窝状金刚石等方面,及对稀有金属氧化物和导电聚合物等材料的研究。

在这些材料中,碳材料以其价廉简便、性能出色而受到重视,并已顺利商业化。因此本文白鱼对超级电容器用新型碳材料的研发研究展开有关阐释。  1超级电容器的原理  按储能机理,超级电容器一般分成双电层电容器和法拉第定电容器。

双电层电容器创建在双电层理论基础之上,其电极材料为比表面积相当大的活性炭。法拉第定电容器根据电极材料的有所不同,可分成金属氧化物和导电聚合物两类,该类电容器主要利用在活性物质表面及体相界面上再次发生的高度共轭的较慢水解还原成反应来储存能量。双电层电容器基于双电层理论,利用电极和电解质之间构成的界面双电层电容来储存能量。

法拉第定电容器则基于法拉第过程,即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生。不仅再次发生在电极表面,而且可以了解电极内部,因此可以取得比双电层电容器更高的电容量和能量密度。最近获得大力发展的是兼备二者优势的混合超级电容器。目前,又发展了新的不平面超级电容器,这种超级电容器的二个电极材料不一样,可以更佳地提升超级电容器的有关性能。

  无论基于何种原理,超级电容器都可以分成四大部分:电极、电解质、集流体和隔绝物,如图1右图。目前,人们研究的热点主要集中于在四个方面:碳电极材料,金属氧化物及其水合物电极材料,导电聚合物电极材料,以及混合超级电容器。

电解质必须具备很高的导电性和充足的电化学稳定性,以便超级电容器可以在尽量低的电压下工作。现有的电解质材料主要有液体电解质、有机物电解质和水溶液电解质。  在所有的电化学超级电容器电极材料中,研究最先技术最成熟期的是碳材料,其研究就是指1957年Beck公开发表的涉及专利开始的。

碳电极材料的比表面相当大,原料便宜,不利于构建工业化大生产,但是比容量比较较为较低,必须通过提升材料的比表面积来适当提升其比容量。目前,主要研究的是具备高比表面积和内阻较小的多孔碳材料、(活化)碳纳米管以及对碳基材料展开改性的含碳的复合材料等(例如活性炭炭黑等复合材料)。  2炭电极材料的发展  2.1活性炭粉  活性炭的工业生产和应用于历史悠久,它也是超级电容器最先使用的碳电极材料。

制取活性炭的原料来源非常丰富,石油、煤、木材、坚果壳、树脂等都能用来制取活性炭粉。原料有所不同,生产工艺也有所差异。


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