世界超级电容器发展动态

超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器（英文名称为EDLc,即Electric DoubleLayer Capacitors）,是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件,其批量生产不过几年时间。     

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。     

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超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,是从二十世纪七、八十年代发展起来的通过     

石墨烯基自支撑电极应用于超级电容器研究进展

石墨烯凭借高导电性、高比表面积、优异的机械性能,成为超级电容器电极的理想材料。综述了自支撑石墨烯基电极在双电层电容器、赝电容器和混合型超级电容器三种类型电容器中的应用研究进展,并在此基础上,对未来自支撑石墨烯基电极的发展方向做出了分析和展望。     

20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管膜片式电极.基于该种材料的超级电容器电极比容量达到42F/g并表现出良好的大电流放电特性.本文采用多种研究方法对基于该种材料的双电层电容器的电化学特性进行了详细的研究.本文还开发了全新的超级电容器组装工艺,采用该工艺组装的碳纳米管超级电容器工作电压可以达到20V并具有良好的容量特性和阻抗特性.     

Sb掺杂SnO2修饰双电层电容活性炭电极的研究

应用sol-gel浸渍与热处理工艺相结合,在活性炭表面包覆Sb掺杂的SnO2薄膜对电极进行修饰,构成AC-SnO2/KOH/AC-SnO2双电层电容器,测试结果表明,400 mA/g电流密度条件下,修饰后的双电层电容器在0.001～1.5 V相对较高电压区间的放电容量,比AC/KOH/AC双电层电容器在0.001～1.0 V电压区间高36%,但AC-SnO2的单电极比电容仅为AC单电极比电容的91.9%;当电流密度大于400 mA/g,两种电极的大电流性能相当。     

组合活化制备高孔隙率球形多孔炭及其超级电容性能

球形多孔炭具有堆实密度高、电极制作容易、比电容高等优点,是超级电容器理想的电极材料。优化球形多孔炭的比表面积和孔径结构是提高其储能性能的重要途径。本文将氯化锌活化剂与间苯二酚-六次甲基四胺原位共聚,再低温化学活化或辅以二氧化碳物理活化,得到了比表面积1947 m~2/g,孔体积1.27 cm~3/g的球形多孔炭。在1 mol/L的TEABF_4/PC电解液中,以所制球形多孔炭为电极的超级电容器在功率密度分别为259和9519W/kg时,比能量达到30和15 Wh/kg,且在1 A/g循环5000次后,比容量仍然保持在84%。     

双电层电容器

双电层电容器与其他类型的电容器相比,有许多显著不同之处。本文将结合其结构特点,重点分析它的电性能。     

用于超电容器的高性能活性炭研究

运用化学活化法制备了超电容器用高比表面积活性炭。利用碘吸附、亚甲蓝吸附和BET测试,对样品的孔隙性进行了分析。以制备的活性炭为超电容器电极材料,利用循环伏安和恒流充放电测试其电容特性。结果表明,实验研制的活性炭的比表面积为173m2·g–1,平均孔径为2.36nm,绝大部分孔径都在5nm以内;在10–2A·cm–2的电流密度下活性炭的比容达180F·g–1,基于研制的活性炭的超电容器具有良好的功率特性。     

石墨烯改性超级活性炭的制备及其在双电层电容器中的应用

采用复合/共活化的方法成功制备了石墨烯改性超级活性炭,并重点研究了复合工艺中氧化石墨烯和石油焦复合比对石墨烯改性超级活性炭性能的影响。当氧化石墨烯和石油焦的质量比为5:1000时效果最优,所制活性炭质量比电容为38.64 F/g,在85℃/2.85 V恒压充电32 h后容量衰减率为14.29%,明显优于纯活性炭。综合测试结果表明,石墨烯改性超级活性炭相较于纯活性炭,其比容量、内阻和稳定性均得到了改善。     

双电层电容器电极材料和结构

双电层电容器的电极是其重要的部分,电极的性能和质量直接影响着电容器的性能。本文介绍双电层电容器电极材料和结构技术进展情况。     

改性活性炭双电层电容器电极材料研究

用氢氧化钾对普通活性炭活化改性,比表面积和总孔容由806m2/g和0.411cm3/g分别增加到1168m2/g和0.577cm3/g。用该材料制成硬币型双电层电容器,经测定炭材料比电容高达203.5F/g,提高了64%;等效串联内阻仅为1.94?,大电流放电时容量衰减小于10%。其突出优点是体积与面积比电容高达109.6F/cm3和17.4×10–6F/cm2。研究发现孔径分布于1.4～2.78nm的超微孔和小中孔,有利于电解质离子形成双电层而提高炭材料的电容量。     

聚合物支撑法制备活性炭膜材料及其超级电容性能

利用聚合物支撑法制备活性炭基碳膜材料,应用于超级电容器电极材料。研究了浓酸改性时聚合物支撑对碳膜的结构和电化学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、氮气等温吸脱附(BET)等方法表征材料的微观结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等研究其电化学电容性能。结果表明,聚合物支撑法制备的碳膜在1 A·g~(–1)的电流密度下的比电容为128.9 F·g~(–1),低于纯活性炭的比容量(173.3 F·g~(–1));但是,该碳膜在浓酸改性后的比电容达到了185.6 F·g~(–1),远高于浓酸改性的活性炭(71.1 F·g~(–1))。主要原因是支撑聚合物在高温热处理留下的碳基支撑点对于活性炭丰富的孔道结构具有保护作用。     

凝胶聚合物电解质双电层电容器的研究

为解决凝胶聚合物电解质制成膜的双电层电容器中,电解质与电极真实表面积接触较差的问题,采用内聚合法制备了以活性炭为电极材料,丙烯腈为聚合单体,ζ(碳酸甲乙酯∶碳酸乙烯酯)=1∶1为增塑剂,高氯酸锂为导电盐的凝胶聚合物电解质双电层电容器。测试结果表明,随着丙烯腈含量的降低,其组成的凝胶聚合物电解质的电导率增大,电容器的比容量也随之增大,当w(丙烯腈)为10%时,室温电导率为9.34×10–3S·cm–1,比容量为24.294F/g。     

超级电容电池容量自动检测系统的研究

超级电容电池又叫双电层电容器,是一种新型储能装置,目前国内外对于超级电容电池容量的检测系统自动化程度不高,多数工作由人工控制完成。本文总结了相关蓄电池的自动检测系统,在此基础上提出了适合于超级电容电池的自动检测装置,并通过此装置检测出超级电容电池的常温容量,低温容量以及高倍率放电能力,为今后超级电容电池的自动化检测提供一套可行方案。     

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超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,是从二十世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。     

双电层电容器的研制

分析了双电层电容器工作原理、等效电路。将活性炭、酚醛树脂粉按7∶3(质量比)混合,加入适量添加剂及粘结剂混匀,在20 MPa压力下压制成型,900℃真空下(10 Pa)焙烧2 h制成极化电极,在30%硫酸中真空浸渍制成了双电层电容器。经测试,单电极的比容达25 F / g,单元工作电压1.0 V,内阻1.77 W。循环充放电2 000次,其性能无明显变化。     

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超级电容器(Supercapacitors,ultracapacitor),又名电化学电容器(Electrochemical Capacitors),双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,是从二十世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,     

活性炭的制备及其在有机超级电容器中的应用

选择廉价的煤沥青为原料,经预处理和炭化,以KOH和CO2为活化剂在800℃进行物理活化和化学活化,制得活性炭。以1mol/LEt4NBF4/PC为电解液,制备超级电容器单元。测试结果表明,活性炭SBET达2352m2/g,总孔容为1.411cm3/g,平均孔径达2.399nm,振实密度达0.32g/cm3。制备的电容器为2.5V/5F,直流内阻为169m?,交流内阻为38m?,漏电流<2mA。4800次循环后,容量衰减<3%,能在–40～+60℃的宽温度范围内正常工作。