复合材料-超级电容器+高分子1
超级电容器
电极材料
电极材料是影响超级电容器性能的重要因素。 为了进一步提高超级电容器的容量和循环寿命，最主要的 是开发新的高比容量，高比功率的电极材料。 超级电容器的电极材料可以分为以下几类:炭电极材料， 金属氧化物电极材料，导电聚合物电极材料，复合电极材 料。
碳电极材料
目前已经开发用在双电层电容器上的碳材料有:活性炭 粉末、活性碳纤维、碳纳米管、膨胀性石墨、碳气凝胶、 炭黑和石墨烯等。 炭材料的性质中最为关键的几个影响因素为炭材料的表 面积和粒径分布，炭材料的电学稳定性，炭材料的导电 率。
在沿海岛屿、边远山区，地广人稀的草原牧场等地方， 风能和太阳能可作为解决生产和生活能源的一种可靠 途径。然而，这些能源还不能稳定地供给。将超级电 容器与风力发电装置或太阳能电池组成混合电源，超 级电容器在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能 量以电能的形式存储起来，在夜晚或风力较弱时放电， 可解决上述问题。
超级电容器还可用作汽车的主电源。
（4）工业领域
超级电容器在工业不间断电源(UPs)、安全预防 设备以及仪器仪表等方面得到广泛应用。
（5）消费电子领域
使用超级电容器做为储能元件的手电筒，充电只 需90秒，循环寿命可达50万次，可使用约135年。电 子玩具常要求瞬时大电流，而电池无法提供，使用超 级电容器作为电源不仅可以解决这个问题，还可以降 低使用成本、减轻质量。一种自动的切管工具用于替 代一种己经有十年历史的旧式手持切管设备。考虑实 际应用，要求能提供瞬间高功率及长寿命，并且要求 快速充电，一次充电能满足100次的切割工作，超级 电容器与电池混联后能使产品满足应用的需求。
超级电容器的研究及应用现状
美国、日本、韩国、俄罗斯、德国等国研究超级 电容器起步较早，技术相对比较成熟。
超级电容器简介
双电层原理示意图
充电时,外电源使电容器正负极分别带正电和负电,而电解液中的正负离子分别移动到电 极表面附近,形成双电层,整个双电层电容器实际上是两个单双电层电容器的串联装置。
双电层电容器充电状态电位分布曲线
Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition
超级电超级电容器的大容量和高功率充放电就是由这两种原理产生的。 充电时,依靠这两种原理储存电荷,实现能量的积累;放电时, 实现能量的 释放。
因此,制备高性能的超级电容器有2个途径:一是增大电极材料比表面 积,从而增大双电层电容量;二是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率, 从而提高准电容容量。但实际上对一种电极材料而言,这2种储能机理往往 同时存在,只不过是以何者为主而已
• 研究趋势： 材料复合、降低成本
活性炭表面ห้องสมุดไป่ตู้能团的作用
➢ 含氧官能团越多，导电性越差。
➢羧基浓度越大，漏电电流越大，储存性能越差。 ➢ 羧基浓度越高，静态电位越高，越易析氧，电极越不稳定。 ➢处理炭表面官能团，提高性能
高温处理的影响
➢ 增加电导率和密度，
➢ 减少表面官能团，也减小比表面、比容量 。 ➢适宜的高温处理，可提高大电流下体积比容量。 ➢ 进行二次活化可提高比表面--重量比容量。
超级电容器简介
一、超级电容器的基本原理
超级电容器 Supercapacitor
是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速 充放电的特点，又具有电池的储能特性。
超级电容（supercapacitor），又叫双电层电容(Electrical Doule-Layer ）、即通 过外加电场极化电解质，使电解质中荷电离子分别在带有相反电荷的电极表面 形成双电层，从而实现储能。其储能过程是物理过程，没有化学反应，且过程 完全可逆，这与蓄电池电化学储能过程不同。
超级电容器材料
超级电容器材料超级电容器是一种能够快速存储和释放大量电能的电子元件，它具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电等特点，因此在许多领域都有着广泛的应用前景。
而超级电容器的性能很大程度上取决于其材料的选择，因此超级电容器材料的研究和开发显得尤为重要。
目前，常见的超级电容器材料主要包括活性炭、氧化铅、镍氢氧化物、聚苯胺等。
活性炭是一种常见的电极材料，它具有高比表面积和良好的导电性，能够提供良好的电容性能。
氧化铅具有良好的导电性和化学稳定性，适合用于电解质。
镍氢氧化物具有高比容量和良好的循环寿命，是一种优秀的电极材料。
聚苯胺具有良好的导电性和循环稳定性，适合用于制备电极材料。
除了以上常见的超级电容器材料外，近年来，一些新型材料也开始受到关注。
例如，二维材料（如石墨烯、硫化钼、氮化硼等）因其特殊的结构和优异的电化学性能，被认为是潜在的超级电容器材料。
此外，金属有机框架材料、碳纳米管、氧化钛等材料也展现出了良好的电容性能，受到了广泛关注。
在超级电容器材料的研究中，除了单一材料的研究外，复合材料也成为了研究的热点之一。
通过将不同材料进行复合，可以充分发挥各种材料的优点，从而实现超级电容器性能的进一步提升。
例如，将活性炭与氧化铅复合，可以提高电容器的能量密度；将聚苯胺与氧化钛复合，可以提高电容器的功率密度。
此外，超级电容器材料的研究还需要考虑材料的制备工艺、表面改性、电极结构设计等方面的问题。
通过优化材料的制备工艺，可以提高材料的比表面积和导电性能；通过表面改性，可以改善材料的电化学性能和循环稳定性；通过设计合理的电极结构，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
总的来说，超级电容器材料的研究和开发是一个综合性的课题，需要涉及材料科学、化学工程、电化学等多个领域。
随着材料科学和技术的不断进步，相信未来会有更多新型超级电容器材料的出现，为超级电容器的性能提升和应用拓展提供更多可能性。
《SiC基纳米复合材料制备及其超级电容器研究》范文
《SiC基纳米复合材料制备及其超级电容器研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，纳米科技已经成为了一个重要领域，尤其是对于能源储存和转换器件的研究更是至关重要。
其中，超级电容器因其具有高功率密度、长寿命和快速充放电等特性，被广泛应用于电动汽车、可再生能源储存等领域。
SiC基纳米复合材料因其独特的物理和化学性质，在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。
本文将详细介绍SiC基纳米复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用研究。
二、SiC基纳米复合材料的制备1. 材料选择与合成方法SiC基纳米复合材料主要由硅碳化合物（SiC）和其他纳米材料（如碳纳米管、石墨烯等）组成。
制备方法主要包括化学气相沉积法、溶胶凝胶法、热解法等。
本文将采用热解法，以硅烷类化合物为原料，通过高温热解过程合成SiC基纳米复合材料。
2. 制备流程（1）原料准备：选择适当的硅烷类化合物作为原料，并与其他添加剂混合均匀。
（2）热解过程：将混合物置于高温炉中，进行热解反应。
在热解过程中，硅烷类化合物将分解为SiC和其他物质。
（3）后处理：将热解产物进行清洗、干燥等处理，得到SiC 基纳米复合材料。
三、SiC基纳米复合材料在超级电容器中的应用1. 超级电容器的原理与特点超级电容器是一种基于电化学双层电容和法拉第准电容原理的储能器件。
其特点包括高功率密度、长寿命、快速充放电等。
2. SiC基纳米复合材料在超级电容器中的应用（1）提高电极材料的比电容：SiC基纳米复合材料具有优异的导电性能和较大的比表面积，可提高电极材料的比电容。
此外，其独特的纳米结构有利于电解质离子的快速传输和存储。
（2）增强电极材料的循环稳定性：SiC基纳米复合材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，可增强电极材料的循环稳定性，延长超级电容器的使用寿命。
（3）优化电极材料的制备工艺：通过调整SiC基纳米复合材料的制备工艺，可优化电极材料的孔隙结构、颗粒大小等，进一步提高超级电容器的性能。
超级电容器复合电极材料制备及电化学性能研究
超级电容器复合电极材料制备及电化学性能研究1. 本文概述随着现代科技的发展，能源存储技术正面临着前所未有的挑战和机遇。
超级电容器作为一种重要的能源存储设备，因其高功率密度、快速充放电能力、长寿命周期和环境友好性而受到广泛关注。
在超级电容器的构造中，复合电极材料的研发尤为关键，其直接决定了超级电容器的电化学性能和整体效能。
本文旨在探讨超级电容器复合电极材料的制备方法及其电化学性能。
本文将对目前广泛研究的几种复合电极材料，如碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，进行系统的综述。
这些材料在超级电容器中的应用优势和面临的挑战将被详细讨论。
接着，本文将重点介绍几种创新的复合电极材料制备技术，包括化学气相沉积、水热合成、溶胶凝胶法等。
这些方法在制备过程中对材料结构和形貌的控制，以及对电化学性能的影响将被深入分析。
本文将通过实验数据，评估所制备的复合电极材料在超级电容器中的实际应用性能，包括比电容、能量密度、循环稳定性等关键指标。
通过这些研究，本文旨在为超级电容器复合电极材料的发展提供新的视角和技术路径，推动能源存储技术的进步。
2. 文献综述超级电容器，也称为电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的能量存储设备。
它们的主要特点是具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电能力。
超级电容器的储能机制主要是双电层电容，涉及电极材料与电解质之间的电荷分离。
这一领域的研究起始于20世纪50年代，随着材料科学和电化学技术的进步，超级电容器在能量存储领域的重要性日益凸显。
超级电容器的性能在很大程度上取决于电极材料的性质。
近年来，研究者们广泛关注复合电极材料，因其能够结合不同材料的优点，从而提高超级电容器的整体性能。
常见的复合电极材料包括碳基材料、金属氧化物、导电聚合物等。
这些材料通过不同的复合策略（如物理混合、化学接枝、层层自组装等）进行组合，旨在提高比电容、能量密度和循环稳定性。
电化学性能是评估超级电容器电极材料的关键指标。
mxene与高分子材料复合的研究进展
第38卷第10期硅酸盐通报Vol.38No.10 2019年10月BULLETIN OF THE CHIESE CERAMIC SOCIETY00-002019MXene与高分子材料复合的研究进展邹云麒，李超，陈香，严明(1.湖北工业大学绿色轻工材料重点实验室，武汉430068；2.绿色轻质材料与加工湖北工业大学协同创新中心，武汉430068；3.湖北工业大学材料与化学工程学院，武汉430068)摘要:MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,有类似石墨烯的二维结构。
MXene除了具备传统二维材料的性能外,还兼具良好的导电性、亲水性、透光性、柔韧性以及能量储存性能，因此在复合材料领域有很大的前景。
综述了MXene与高分子复合材料的制备方法、应用和展望，并对现有挑战和未来发展提出了建议。
关键词：MXene;高分子材料；应用中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号：1001R625(2019)10A193—8 Process Research of MXene and Polymer CompositesZOU Yun-qi,LI Chao,CHEN Xiang,YANG Ming(1.HubeoPeoeoncoaaKeyLaboeaeoeyooGeeen MaeeeoaasooeLogheInduseey,HubeoUnoeeesoeyooTechnoaogy,Wuhan430068,Chona；2.Co a bo ea eoee Inno ea eoon CeneeeooGeeen Loghe-weogheMaeeeoaasand Peoce s ong,Wuhan430068,Chona；3.Co a e geooMaeeeoaasand ChemocaaEngoneeeong,HubeoUnoeeesoeyooTechnoaogy,Wuhan430068,Chona)Abstract：MXene is a new family of two-dimensional transition metal carbides or carbonit/des with graphene-Fke2D morphology.Besibes Ns merits of classical2-Dmatehad,MXene shows superior chaoctehsdcs of high elecWicai conductivity,hydophiliv,transparency,flexibility and energy storage,which coler MXene on promising applications A composites.The preparation method,application and prospect of MXene and polymer composites are reviewed,and suggestions for existing chOUnges and future development are provided.Key words:MXene；high polymer matehai；application1引言MAX是一类三元层状化合物的简称，其通式是M-+1AX”，其中M代表过渡族金属元素,A主要为，族元素,X代表碳元素或氮元素,n一般为1、2、3,与之对应于化合物分别为211&312&413型化合物(19)%MXene 是一类新型碳化物或氮化物二维纳米层状材料，这种结构使其具有优异的电子、力学和光学等性能，一般是利用化学刻蚀的手段通过选择性刻蚀掉前驱体MAX相中的A原子层而得,也可用熔盐法来选择性刻蚀A 原子层来获得(3-)%其通式可表示为M-+1X”T,其中M代表早期过渡族金属,X代表碳或氮,T代表MXene 在刻蚀过程中产生的附着在其表面的官能团(-OH、-F、=0等)，采用一定的方法将多层MXene剥落,可获得类石墨烯形貌的单层MXenX79］%MXene除了具备传统二维材料的性能外,还兼具良好的导电性、亲水性、透光性、柔韧性、磁性以及能量储存性能"902)%Naguib等［13］用1GPo的压力将MXene粉末压制成直径为25mm的圆片，研究了MXene的电阻率、接触角和密度等参数％结果表明,MXene的表面电导率与多层石墨烯相当，而且MXene的接触角均较小，说明MXene具有很好的亲水性％MXene的这些优异的性能在复合材料领域有很大的应用前景％目前，关于MXene与高分子材料复合的研究已有些许报道,现阶段对该材料体系进行全面深刻的综述会在很大程度上促进研究者对该材料体系的理解并推动该领域的进一步发展％本文将从MXene/高分子复合材料基金项目：国家自然科学基金(201710A15)作者简介:邹云麒(1993—，男，硕士研究生.主要从事无机非金属材料方面的研究.E-mail：493326738@.通讯作者:严明，博士,副教授.E-mail:yanming@.3194综合评述硅酸盐通报第38卷的结构、制备方法和应用等方面入手，较为详细的展示MXene与高分子材料复合的最新研究成果，并展望其今后的研究方向。
复合导电高分子材料
复合导电高分子材料复合导电高分子材料是指将导电剂与高分子基体进行复合，以提高材料的导电性能。
近年来，随着电子设备和能源存储领域的快速发展，对导电高分子材料的需求不断增加。
本文将从材料结构、制备方法和应用领域三个方面来介绍复合导电高分子材料的研究进展。
复合导电高分子材料的结构主要由导电剂和高分子基体组成。
常用的导电剂包括金属纳米颗粒、碳纳米管、导电聚合物等。
这些导电剂具有良好的导电性能和电子传输能力。
高分子基体可以选择聚合物、树脂等材料，以确保材料的柔韧性和可塑性。
通过导电剂和高分子基体之间的复合，可以形成具有导电性能的复合材料。
制备复合导电高分子材料的方法多种多样。
常见的方法包括溶液法、电刷法和热缩法等。
其中，溶液法是一种简单有效的方法。
通过将导电剂和高分子基体分散在溶剂中，形成均匀的溶液。
之后，通过溶剂的挥发和高分子的凝聚，可得到导电高分子材料。
电刷法是一种将导电剂有序排列在高分子链上的方法。
通过控制电极势差和电解液中的离子浓度，可以在电极表面制备出有序排列的导电高分子材料。
热缩法则是通过热压、热拉伸等方法使导电剂和高分子基体形成紧密结合的材料。
复合导电高分子材料广泛应用于电子设备和能源存储领域。
在电子设备方面，复合导电高分子材料可以作为柔性电子元件的材料。
相比传统的刚性材料，柔性材料能够适应各种形状和曲面，提供更便捷的使用体验。
导电高分子材料的柔韧性和导电性能使其成为柔性可穿戴设备、可弯曲屏幕等领域的理想选择。
在能源存储领域，复合导电高分子材料可用于制备超级电容器和锂离子电池等。
导电剂的加入可以提高电极的导电性能，从而增加电池储能容量和充放电效率。
尽管复合导电高分子材料在电子设备和能源存储领域具有广阔的应用前景，但还存在一些挑战需要克服。
首先，导电剂的添加会导致材料的机械强度下降，因此在材料设计中需要兼顾导电性和机械性能。
其次，导电剂与高分子基体的界面相互作用对材料的导电性能也有重要影响。
因此，研究人员需要进一步研究导电剂与高分子基体间的相互作用机制，以提高材料的导电性能。
什么是超级电容!
超级电容(SuperceII)是一种新型储能装置，是以石墨烯等复合材料为正极材料•、在活性炭材料中包裹碳纳米管或石果烯等导电高分子材料，利用充放电过程中的电荷迁移来储存电能，同时又能像普通电容器一样进行能量存储和充放电。
超级电容可分为电化学超级电容、物理超级电容器。
电化学超级电容器(e1ectriccata1yticpump)是指在充放电过程中的电子与离子的交换与扩散作用下，通过电解质中离子扩散的速度来储存能量(或功率)的装置，其本质是利用了氧化链作为储能材料。
物理超级电容(e1ectriccata1yticpump)是指在充电过程中，活性炭内部的微孔中存储了大量电荷；在放电过程中，活性炭表面形成的电介质极易受到环境影响而发生体积变化，同时会使电容降低。
物理超级电容器一般用于航天、国防军工、车辆、大型港口设备、配电网等各种应用领域。
物理超级电容和电化学超级电容在能量存储方式上都可以采用库伦效率低、能量密度低、循环寿命短、不可逆性等问题。
今天小编给大家讲解下超级电容应用领域和优势:一、应用领域1 .新能源汽车：电动汽车、混合动力汽车等；2 .储能电站，3 大型港口设备；4 .医疗卫生行业：mri等高精密医疗器械；5 .航天卫星：星箭分离电源系统；6 .工业电子：应急照明、电梯、电动叉车等；7 .表计：水、燃气表智能表计等：8 .国防军工：坦克、电磁炮、激光武器等大功率能量脉冲武器:9 .风力发电：风力变桨系统太阳能光伏发电；10 .智能电网等：二、特点和优势(1)高功率密度：输出功率密度高达IOKW∕kg,是任何•种化学电源所无法比拟的，是•般蓄电池的数十倍；（2）妥善解决了贮存设备高比能量输出之间的矛盾。
超级电容器可以提佛那个高比功率的同时，其比能量可以达到5-10Wh/kg：（3）充放电循环寿命长，达到IOO次量级；（4）工作温度范围宽∙40°C~+70°C:（5）充电时间短。
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目前，对于电容器中电极材料的研究几乎 都是围绕着聚苯胺纳米结构的制备方法以 及其电容性能的研究。为了得到理想比容 量的聚苯胺电极材料，研究者正在尝试不 同方式制备聚苯胺纳米结构，相应的研究 成果将会给研究者带来更多的惊喜，势必 会在开发超级电容器中发挥重要作用。
（2）聚吡咯类电极材料
聚吡咯也是一类用途很广的导电聚合物材料，由 于具有高的电导率良好的环境适应性 较好的氧化 还原性易在多种有机溶 液 和水溶液中制备，成 为超级电容器电极材料研究的焦点之一聚吡咯类 材料一般通过化学氧化聚合和电化学聚合得到， 两种方式制备的电极材 料电容性能相差较大。 一 般而言，电化学聚合较简 单，研究也比 较多， 但电容性能较差。
（2）聚吡咯类电极材料
聚吡咯类材料在电容器中主要应用的是聚吡咯， 有关其衍生 物的研究报道较少。对于聚吡咯而言， 研究集中在以吡咯为成分的有机无机复合物中。 通过复合的方式对单一聚吡咯性能进行改善，能 制备出电容性能较好的电极材料。因此，聚吡咯 复合材料的制备及其在电极中的应用已渐渐成为 研究的趋势。
（3）聚噻吩类电极材料
聚噻吩类用于超级电容器电极材料主要是 通过对噻吩进行一定的修饰再制备成相应 的电极材料。
（3）聚噻吩类电极材料
聚噻吩类材料作为电容器电极材料的应用主要集 中在其衍生 物，对聚噻吩的研究较少 噻 吩 经 修 饰后可得到的衍生物很多，可是能满足超级电容 器性能且研 究 比 较 活 跃 的 是PEDOT。由于可 以 P型和 N型掺杂，这样 PEDOT可以比其他物 质更具有结构和性能上的可 选 择 性，因而也会 在电容器电极材料的研究中受到更多关注和期望。
（4）复合电极材料
但是该类材料在多次充放电以后存在循环 寿命不高、离子传输较慢等缺点。 碳材料与金属氧化物材料均具有高比表 面 积、高导电率和等优点。因而采用导电聚 合物与碳材料或金属氧化物进行适当的复 合成为电极材料研究的又一亮点 。
（4）复合电极材料
利 用 导 电 聚 合 物 与 多 孔 碳 材 料碳 纳 米 管 复 合制备的电极材料，其电容性能 均比单一材料要好且综合性能优越，该方 法为超级电容器电极材料的制备提供了很 好的方向。
1、项目简介 、
（1）电化学双层电容器
1、项目简介 、
( 2 ) 法拉第准电容电容器
（1）聚苯胺类电极材料 2、电极材料简介 、
聚苯胺自被发现适当掺杂可以导电后受到 究者的广泛关注由于具有成本低易聚合稳 定性好易掺杂高比容量等优点，聚苯胺在 超 级电容器中被广泛用于电极材料。
纳米结构与体材料相比，具有比表面积较大成本 低等优点，因此，纳米结构聚苯胺电极材料在电 容器这种希望拥有高比表面积电极材料的器件中 有着独特的结构优势。
超级电容器用纳米复合材料
报告人： 报告人：
闫博
小组成员： 小组成员：杨大圩 陈颂 白云雷
内容纲要
• 项目简介 一
二
• 电极材料简介
• 结论与展望 三
1、项目简介 、
电化学超级电容器也叫超级电容器。
⌦介于电池和传统电容器之间 ⌦可以快速充放电 ⌦基于电极溶液界面电化学过程的储能元件
A.高的能量密度 B.较长的循环使用、
超级电容器 的 出 现，缓解了能源系统中 功率密度与能量密度之间的矛盾因具有高 的功率密度较长的循环使用寿命充放电速 度快环境友好和安全性高等优势，超级电 容器的开发将会在世界范围内越来越受到 重 视，其应用也将会渗入到日常的生产生 活中。
3、结论与展望 、
导电聚合物作为一种新型的电容器电极材料 ，具 有成本低高比容较短的充放电时间等优点。虽然 研究工作起步较晚，却已成为了研究的焦点。导 电聚合物不仅可以单独制备成高比容量的电极材 料，而且还可以利用有机无机材料间的协同作用， 得到性能更佳的复合电极。无论研究单纯的导电 聚合物还是其复合物，导电聚合物均会在发展电 容性能更好的超级电容器中起到不可替代的作用。
广泛应用于交通、移动、通信、信息技 术、航空航天和国防科技等领域。
1、项目简介 、
目前，超级电容器的电极材料可分为三类: 多孔碳 材料( 活性炭/碳纤维/碳 纳 米 管 等) ，金 属 氧 化 物( MnO2、RnO2等) 以 及 导 电 聚 合 物( 聚 苯 胺、 聚 吡 咯、聚噻吩及其衍生物)。 多孔碳材料和金属氧化物作为电容器电极的研究已 有较多的报道，而导电聚合物作为电容器电极的研 究相对起步较晚。由于该类材料具有成本低、比容 高、充放电时间短等优点，近年来成为超级电容器 电极材料研究的热点。