電極材料研究超級(jí)電容器

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃電極材料研究超級(jí)電容器　　超級(jí)電容器電極材料研究進(jìn)展　　魏祥　　當(dāng)前，化石能源短缺和全球變暖導(dǎo)致的能源和環(huán)境問題日益凸顯，大力發(fā)展清潔和可再生能源成了不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。超級(jí)電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子電池之間的新型　　[1]儲(chǔ)能體系，其功率密度顯著高于鋰離子電池，能量密度是傳統(tǒng)電容器的10～100倍。同　　時(shí)還具有快速充放電、循環(huán)壽命長、庫倫效率高及瞬時(shí)大電流充放電等特性，應(yīng)用前景廣闊。

2、超級(jí)電容器又稱電化學(xué)電容器或雙電層電容器，是建立在Helmholz界面雙電層理論基礎(chǔ)上的一種全新的電容器，超級(jí)電容器已在電動(dòng)汽車、移動(dòng)通訊、太陽能和風(fēng)力發(fā)電、航空航天和國防科技等方面發(fā)揮著重要作用[2]?！　?.超級(jí)電容器概述　　超級(jí)電容器(supercapacitors或ultracapacitors)，又稱電化學(xué)電容器目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利

3、開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　(electrochemicalcapacitors)一般由電極材料、電解液、集流體和隔膜等組成，見圖1中a和b，其中電極材料是影響其電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一，而電解液則決定著超級(jí)電容器的工作電壓窗口。一般，超級(jí)電容器依據(jù)以下幾種方式進(jìn)行分類[3]：1)根據(jù)電解液可分為水系電解液電容器有機(jī)電解液電容器以及固態(tài)電解液電容器；2)根據(jù)電化學(xué)電容器的結(jié)構(gòu)可分為對(duì)稱型電容器和非對(duì)稱型電容器；3)根據(jù)電極材料及儲(chǔ)能機(jī)理可分為雙電層電容器法拉第贗電容器和混合

4、型電容器?！　D1.a)超級(jí)電容器充放電示意圖；b)超級(jí)電容器裝置示意圖　　c)超級(jí)電容器工作原理示意圖　　雙電層電容器的儲(chǔ)能機(jī)理是在大比表面積的碳材料電極和電解質(zhì)界面吸附相反電荷的正負(fù)離子，電荷儲(chǔ)存在界面雙電層中，通過電化學(xué)極化進(jìn)行可逆吸/脫附從而儲(chǔ)存和釋放能量。雙電層電容器的電極主要為多孔碳材料，如活性炭、碳納米管、介孔、碳和碳化物衍生　　[4]碳等。對(duì)于這些碳材料，決定雙電層電容性能的因素主要有材料比表面積、電導(dǎo)率和孔隙率，但很少有碳電極材料可以在這三個(gè)方面均有優(yōu)異的表現(xiàn)，因此，人們?nèi)栽诓粩嘌芯刻?/p>

5、基雙電層電容器材料。贗電容器儲(chǔ)能機(jī)理則是在具有氧化還原活性的電極表面，通過電極和電解質(zhì)之間發(fā)生快速可逆的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行能量儲(chǔ)存和釋放。這類電容器的電極材料主要有目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　[5]表面含有氧化還原活性位的材料，如導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物或金屬氫氧化物。相比于雙　　電層電容器，贗電

6、容器的容量更大，但由于材料的導(dǎo)電性能較差，材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)結(jié)構(gòu)容易被破壞，因此能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性能相對(duì)較差?！　∽鳛橐环N新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器具有其它儲(chǔ)能器件不可比擬的優(yōu)勢(shì)：1)高電容量。目前單體超級(jí)電容器的電容量可達(dá)上千法拉；2)電路結(jié)構(gòu)簡單。無需像二次電池那樣設(shè)置特殊的充電電路，不會(huì)受過充過放的影響；3)循環(huán)壽命長。超級(jí)電容器或通過吸脫附，或通過快速可逆的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放電荷，其循環(huán)壽命可達(dá)上萬次；4)充放電速度快。超級(jí)電容器的內(nèi)阻小，在大電流充放電制度下，能在幾十秒內(nèi)完成充電過程

7、；5)功率密度高。超級(jí)電容器高電容量低等效電阻和快速充電性能，使得其具有高比功率；6)溫度范圍寬。超級(jí)電容器的電荷轉(zhuǎn)移過程一般在電極表面進(jìn)行，其正常使用受環(huán)境溫度影響不大，溫度范圍一般為-40～70℃；7)環(huán)境友好。超級(jí)電容器的包裝材料中不涉及重金屬，所用電極材料安全性能良好且環(huán)境友好，為一種綠色儲(chǔ)能元件?！　〉?，超級(jí)電容器的能量密度不能讓人滿意。為進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的能量密度，近年來開發(fā)出了混合超級(jí)電容器，又稱“不對(duì)稱超級(jí)電容器”。其中，一極采用具有氧化還原活性的電極材料通過電化學(xué)反應(yīng)來儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化

8、能量，另一極則采用碳材料通過雙電層來儲(chǔ)存目的-通過該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　[6]能量。在混合型超級(jí)電容器中，能量儲(chǔ)存的過程仍主要發(fā)生在電極表面，電極材料的比電容、導(dǎo)電性、比表面積和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是混合型超級(jí)電容器能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化性能的決定因素