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超级电容器,材料超级电容材料 XX-06-1113:03:16|分类:|标签:|字号大中小订阅超级电容器都可以分为四大部分:双电极、电解质、集流体和隔离物。当前,人们研究的热点是电极材料和电解质,电极材料的研究主要在四个方面: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。电解质需要具有很高的导电性和足够的电化学稳定性,以便超级电容器可以在尽可能高的电压下工作。现有的电解质材料主要由固体电解质、有机物电解质和水溶液电解质。1碳材料主要研究的是具有高比表面积和内阻较小的多孔碳材料、碳纳米管以及对碳基材料进行改性的含碳的复合材料等]。 2 纯碳材料在种类繁多的碳材料中,常用的有活性炭粉末、活性炭纤维、炭黑、纳米碳纤维、碳纳米管、碳气凝胶、玻璃碳、网络结构碳和某些有机物的炭化产物等。而当前研究前景较好的是碳纳米管和碳气凝胶。 3碳复合材料采取工业界新研制的BET表面积达1654m2/g,1~5nm孔径占75%的高性能活性炭作为超电容器电极材料,同时添加高比表面积、高导电性的纳米炭黑作为导电剂,利用超声混合技术制备活性炭/炭黑复合(来自:写论文网:超级电容器,材料)电极,通过循环伏安和恒流充放电实验研究制备的活性炭/炭黑复合电极在水系电解液中的电容行为,实验结果表明复合电极显示出良好的电容行为和较好的功率特性,复合电极比容量达到F/g 2金属氧化物以及水合物材料常见金属氧化物及水合物材料的介绍一些金属氧化物以及水合物是超级电容器电极的很好材料,金属氧化物电极在超级电容器中产生的法拉第准电容比碳材料电极表面的双电层电容要大许多。因为在氧化物电极上发生快速可逆的电极反应,而且该电极反应能深入到电极内部,因此能量存储于三维空间中,提高了能量密度。 Ru的氧化物以及水合物作为超级电容器电极材料的研究报道很多,而且性能也比较好,但是Ru属于贵金属,成本较高,并且有毒性,对环境有污染,不利于工业化大规模生产。因此,人们开始寻找其他廉价的金属材料来代替Ru。氧化锰资源广泛,价格低廉,具有多种氧化价态,而且对环境无污染,在电池电极材料和氧化催化材料上已经广泛地得到应用。除了氧化锰之外,氧化镍也是研究的重点。有研究者采用液相法合成了NiO电极,单电极比容量达到256F/g,双电极比容量也达65F/g,比能量和比功率分别达到40kJ/kg和 17W/kg。氧化钴材料也是一种具有发展潜力的超级电容器电极材料。有人使用醇盐水解法制金属复合材料金属复合电极材料目前研究的重点是找出合适的金属或氧化物来替代Ru,减少Ru的用量,降低成本,并提高电极材料的比电容。程杰等[15]采用超薄型烧结复合镍钴电极(Co:Ni约1:4,厚度为)为正极,用比电容达250F/g的活性炭电极为负极,7mol/LKOH溶液为电解液组装成的超级电容器,恒流充放电效率高,倍率性能较好,自放电较小,比能量达到16Wh/kg,最大比功率达10kW/kg(以正、负电极质量之和为基准)。张宝宏等[16]在MnO2中添加了PbO,用以抑制电化学惰性物质Mn3O4的生成和积累,从而改善电极的性能。由其实验数据可知,添加2%β-PbO的MnO2电极比容量达到F/g,比无添加剂的MnO2电极的比容量高出%。从XX次的循环性能看,在电流密度为50mA/cm2时,添加β-PbO的MnO2电极仍具有较好的循环性,容量衰减不到10%。导电聚合物电极材料导电聚合物是一种新型的电极材料,其贮能机理是:通过电极上聚合物中发生快速可逆的n型、p型元素掺杂和去掺杂氧化还原反应,使聚合物达到很高的贮存电荷密度,从而产生很高的法拉第准电容。充电时,电荷在整个聚合物材料内贮存,比电容大,导电聚合物具有塑性,易于制成薄层电极,内阻小。聚合物电容器的比能量和比功率分别为30~50Wh/kg和2~20kW/kg,其比电容是碳电极材料的5~6倍,且聚合物电极材料可确保电容器在310~312V的电压下工作,成本低,有较大研究价值。超级电容器是一种新型的储能装置,具备充放电快、效率高、稳定性好等优点,是一种清洁的绿色能源,是21世纪的新型绿色能源。超级电容器有很大的市场潜力。通过对超级电容器电极材料进行研究,发现多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能的影响。目前,用于超级电容器的电极材料主要是碳材料,市场上主要是活性炭材料,因为活性炭的成本较低,且活性炭具有很高的比表面积,这是超级电容器电极材料所必须具备的特点。但是,活性炭的导电性一般,微观结构主要以微孔形式存在,因此在电解液中会有很大的电阻,电解液浸透电极的过程会比较慢,在存储和传输电荷的时候也会比较慢,但是它的成本低,基本可以满足市场的要求,因此被作为市场上电容器的主要材料,其它的碳材料有比活性炭更优越的性能,但是成本较高,所以没有被用作商业化。