超级电容器电极材料综述
文献综述二氧化锰
文献综述二氧化锰
1 / 12 第1章 绪论
1.1 超级电容器简介
超级电容器，也称电化学电容器，其性能介于电池和电容器之间。近年来，电化学电容器（EC）因其高输出功率性能和循环寿命长，在电化学能量储存和转换领域得到了极大的关注。作为一种主电源的可移动辅助能源设备，和电池或燃料电池一样，电化学电容器在短时间功率增强方面效果很好。电化学电容器的电容材料电荷储存机制包括发生在电极和电解质界面处的电荷分离以及快速发生在电极上的法拉第反应。由于电荷分离而产生的电容，通常被称为双电层电容（EDLC）。因法拉第过程产生的电容器称为赝电容器。因为这些类型的电容器电容量比传统的电容器大很多倍，所以又被成为超级电容器。。由于电荷分离而产生的电容，通常被称为双电层电容器（EDLC）。因法拉第过程产生的电容称为法拉第准电容器。因为这些类型的电容器电容量比传统的电容器大很多倍，所以称为超级电容器。
1.1.1超级电容与传统电池、电容器比较
传统电池因为其功率密度值很难达到500kW/kg、充电时间长、充放电效率低、循环寿命短等缺点限制了它的发展，而静电电容器因为比电容太小而限制了其应用。超级电容器则填补了电池和静电电容器之间的空白，它独特的性质使短时间大功率充放电储能机制成为可能。
表1.1 电池、静电电容器和超级电容器性能
电池 超级电容器 静电电容器
充电时间 1~5h 1~30s 10-6~10-3
放电时间 0.3~3h 1~30s 10-5~10-3
能量密度Wh/kg 20~100 1~10 <0.1
功率密度Wh/kg 50~200 1000~2000 >10000
循环效率 0.7~0.85 0.90~0.95 1.0
循环寿命 500~2000 >100000 无限 文献综述二氧化锰
2 / 12 通过图1.1，可以看出超级电容器具有另两种储能器件无法比拟的优点。
（1）充放电速度快，超级电容器是通过双电层充放电或者在电极活性材料表面发生的快速可逆的法拉第反应来进行充放电，这个过程几十秒就可以完成。
超级电容器研究综述
一、超级电容器的发展与进步
（一） 概述
在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。
电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。
超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。
超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。
（二）超级电容器的原理
超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了 Ragone 图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。一方面，与传统电容器相比，超级电容器的电极材料往往选用高比表面积材料，如活性碳，通过静电作用在固/液界面形成对峙的双电层存储电荷，因此超级电容器拥有比传统电容器高的能量密度，静电容量能够达到千法拉至万法拉级；另一方面，与电池能量存储机理类似，超级电容器可以通过法拉第氧化还原反应完成电荷存储和释放，由于主要依靠电极表面或近表面的活性材料存储电荷，超级电容器与电池相比，能量密度较低，但是具有高的功率密度和循环稳定性。
Mn02基超级电容器电极材料
第６４卷第３期 ２０１３年３月 化工 ＣＩＥＳＣ 学报 Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖｏ１．６４ Ｎｏ．３ Ｍａｒｃｈ ２Ｏ１３
ＭｎＯ２基超级电容器电极材料
万厚钊，缪 灵，徐 葵，亓 同，江建军 （华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉４３００７４）
摘要：超级电容器作为一种新型的储能装置，具有长寿命、高功率等特点，在诸多领域内有广泛的应用前景。 在影响超级电容器性能的所有因素中，电极材料的性能起着决定性的作用。二氧化锰（ＭｎＯ。）具有原料易得， 价格低廉，来源广泛，环境友好等优点。综述了ＭｎＯ 超级电容器电极材料的储能机理，纳米ＭｎＯ 的微观结 构与电化学特性之间的关系，并从纳米ＭｎＯｚ的制备及其综合改性角度，综述其合成、掺杂改性、复合方法在 ＭｎＯｚ基电极材料的新进展，指出了ＭｎＯｚ基超级电容器电极材料的主要研究方向。 关键词：二氧化锰；超级电容器；电化学性能；复合材料；电极材料 ＤＯＩ：１０．３９６９／＇１．ｉｓｓｎ．０４３８—１ １５７．２０１３．０３．００４ 中图分类号：Ｏ ６４６；ＴＢ ３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０４３８—１１５７（２０１３）０３—０８０１～１３
Ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ—ｂａｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ
ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔＯｒｓ
ｗＡＮ Ｈｏｕｚｈａｏ，ＭＩＡＯ Ｌｉｎｇ。ＸＵ Ｋｕｉ。ＱＩ Ｔｏｎｇ。ＪＩＡＮＧ Ｊｉａｎｊｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｓ ａ ｎｏｖｅ１ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ， ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｏｎｇ ｃｙｃｌｅ—ｌｉｆｅ ａｎｄ
电容器电极材料的制备及其电化学性能研究
电容器电极材料的制备及其电化学性能研究
随着科技的不断发展和应用的不断扩大，电容器作为一种能够储存电荷的电子元件，已广泛应用于电子、通讯、航空、航天等领域。而其性能的优良与否，则取决于电容器电极材料的制备和电化学性能的研究。本文将对电容器电极材料的制备及其电化学性能进行探讨。
1. 电容器电极材料的制备
电容器电极材料的制备包括材料选择、制备方法和表征方法等方面。首先需要选择具有优良电化学性能的材料进行制备。常见的电容器电极材料有金属氧化物、导电聚合物、碳材料等。其中，金属氧化物材料较为普遍，如二氧化钛、氧化铝等。这些材料具有较高的比电容和电化学稳定性，适合用于电容器电极材料的制备。
制备方法主要分为物理法和化学法两类。物理法主要是通过物理手段对材料进行制备，如烧结、沉淀等。而化学法则是利用化学反应将原料转化为所需材料。其中常见的化学法有溶胶-凝胶法和水热法。溶胶-凝胶法是将溶剂与所需原料混合，形成胶体，然后凝胶化为块状物。水热法则是将反应溶液通过加热使其水热反应，从而形成所需材料。
表征方法主要包括物理特性和电化学特性两方面。其中常见的物理表征手段有X射线衍射、透射电子显微镜等，而电化学表征主要包括循环伏安法、恒电位法等。
2. 电容器电极材料的电化学性能研究
电容器电极材料的电化学性能主要包括比电容、电阻率等。而比电容则是电容器电极材料的最重要性能之一。它与电极材料的表面积、孔隙率等因素有关。常见的电化学方法主要是循环伏安法和交流阻抗法。 循环伏安法则是在一定的电位范围内进行多次反向扫描，以求得电极材料的电化学反应特性。而交流阻抗法则是通过施加一个交变电位，测量电极材料的电阻率，从而判断电极材料的电化学性能。
除了常见的电化学方法外，电容器电极材料的其他性能也需要进行研究，如耐久性、功率密度等。这些性能的研究可以帮助我们更好地了解电容器电极材料的本质特性。
3. 电容器电极材料的应用
电容器电极材料的优异性能使其被广泛应用于电子、通讯、能源等领域。具体应用包括超级电容器、太阳能电池等。超级电容器是一种具有高功率密度、长寿命、低内阻等优点的能源存储设备。它广泛应用于可再生能源、电动汽车等领域。而太阳能电池则是利用光能将其直接转化为电能的能源设备，其高效率、长寿命等优点，使其在地面和空间应用中得到广泛的应用。
超级电容器材料的研究及应用
超级电容器材料的研究及应用
超级电容器是一种利用电场存储电能的能量存储器，其在电化学和电磁学理论上都有一定的发展。超级电容器具有高能量密度、快速充放电、长寿命等优点，在现代航空、汽车、宇航和智能电网等领域有着广泛的应用。而超级电容器的核心是电极材料，所以先进的电极材料能够带来超级电容器工作性能更好的表现。
一、超级电容器电极材料的研究现状
目前，超级电容器电极材料的研究集中在以下领域：
（1）金属氧化物材料的研究。金属氧化物，如钼酸锂、钴酸镍等，具有优异的电极电化学性能，同时元素资源广泛，价格低廉，因此在超级电容器电极材料领域得到了广泛的研究与应用。
（2）碳材料的研究。碳材料是制备超级电容器电极材料的主要原材料之一，具有良好的导电性和热稳定性。而以活性炭为代表的多孔碳材料还具有大表面积、高比电容等优良性质，因此在超级电容器电极材料以及电池、传感器等领域应用广泛。
（3）二维材料的研究。二维材料，如石墨烯和硼氮化物，具有高比表面积、方便处理的优势，已被广泛研究作为超级电容器电极材料。尤其石墨烯由于其优异的导电性、机械强度和化学稳定性等特性，在超级电容器电极材料研究中被广泛关注。
（4）金属有机骨架材料的研究。金属有机骨架材料，即MOFs，是由金属离子和有机配体组成的晶态材料，具有极大的内孔体积以及可调控的孔径和结构。这种新型材料具有极高的表面积和储能密度，是超级电容器电极材料研究的热点之一。
二、超级电容器电极材料的制备方法 超级电容器电极材料的制备方法主要分为化学还原法、水热法、煅烧法、氧化还原电位法等。其中化学法是制备超级电容器电极材料的常规方法，其通过调节反应条件，可控制电化学行为，实现材料的优异电化学性能；而水热合成是在相对低的温度和压力下，通过压剂或表面修饰剂，实现材料形貌和结构的微观调控；氧化还原电位法是通过扫描电位电化学法控制电位，调控材料的化学反应，从而实现精准控制。
三、超级电容器材料的应用
超级电容器活性炭电极材料研究取得新进展
船舶涂料、地坪涂料、外墙涂料等领域具有广泛的应用前景。 将聚天门冬氨酸酯类树脂制作成各种涂料，将改变我国传统涂料产业的格 局，绿色环保、高性能、高耐候的天冬聚脲涂料在可以预计的将来，将全面替代目前 溶剂型丙烯酸聚氨酯、氟碳涂料、环氧涂料，不但涂装效果质量得到巨大的提升，而 且每年可以减少传统涂料施工过程中带来有机溶剂排放数百万吨，节省宝贵石油 资源。因此其在节能减排，以及高端制造业，军工和国家重点工程上有十分重要的 意义，从而为我国制造业可持续发展打下坚实的基础。（中国化工信息网） 超级电容器活性炭电极材料研究取得新进展 超级电容器作为２１世纪新型能源器件越来越受到人们的重视。目前，商业化 超级电容器电极材料主要集中于碳基材料，但碳基电极材料存在着比容量偏低、 孔径分布不均等问题。因此，寻找新的碳源及活化技术，探索有效孔结构和表面 性质的控制技术，研发碳复合材料，降低生产成本等对提高碳基超级电容器的性 能具有重要意义。 据报道，中国科学院新疆理化技术研究所康雪雅研究员带领的新能源材料 团队，在超级电容器电极材料的研究过程中，以新疆丰富的生物质资源——棉花 秸秆为原料，采取化学活化法制备棉杆基多孔活性炭材料，初步探索出一套适用 于超级电容器活性炭电极材料的制备方法。这种新型的活性炭电极材料在有机 体系中，以２Ａ／ｇ的电流密度的测试中，其比容量能够达到９８Ｆ／ｇ，循环５００次后， 容量保持率能够达到９８．５％，具有良好的导电性和循环性能。该研究不仅大大拓 展了活性炭原料来源，促进了棉杆的有效利用，而且大大降低了活性炭材料的价 格，其潜在的经济效益和社会效益十分巨大。（中国科学院新疆理化技术研究所） 共轭聚合物设计与生物医药应用领域获系列进展 据报道，在国家自然科学基金委以及科技部的资助下，中国科学院化学研究 所有机固体重点实验室的科研人员在共轭聚合物设计与生物医药应用领域取得 系列新进展。 癌症相关基因启动子上甲基化的变化是癌症早期诊断的一种有潜力的生物 标记。相比于单甲基化变化，积累分析多个启动子甲基化水平有望提高癌症检测 的精确度和灵敏度。他们与解放军总医院第一附属医院的相关人员合作，利用基 于阳离子共轭聚合物的新型荧光共振能量转移技术，分析了结肠癌七种相关基 因的ＤＮＡ甲基化水平。通过逐步判别分析和累积检测分析，获得了较高精确度和 灵敏度的结肠癌检测结果与鉴别诊断结果。结合启动子甲基化变化的累积分析 与阳离子共轭聚合物的荧光共振能量转移，该技术有望用于结肠癌的筛查和鉴 别诊断。 研究人员还设计、合成了具有不同主链以及侧链结构的水溶性荧光共轭聚 合物，获得了红绿兰三基色聚合物体系。通过调控不同荧光颜色聚合物在同一个 因工程改造的微生物模板上的自组装，获得了单一激发波长下多色发射的共轭 聚合物微纳粒子。通过荧光光谱、荧光显微镜以及流式细胞仪等技术对多色编码 聚合物微纳粒子在细胞成像以及细胞 编码方面的应用进行了研究。研究人 员还设计、合成了新型阳离子支状侧 链聚芴分子，该分子可作为高效基因 转染材料，同时还具有荧光成像功能。 该转染材料可有效地保护Ｄ Ｎ Ａ不被 核酸酶水解，绿色荧光蛋白质粒转染 实验表明其转染效率为９２％，与商业 化的转染剂脂质体２０ｏ０（１ｉｐｏ２ｏ００）和 聚乙烯亚胺（ＰＥＩ）相当，可用于基因 转染的实时跟踪与定位。 最近，研究人员在美国化学会期 刊 化学评论 发表了综述文章，重点 介绍了近５年来共轭聚合物在荧光成 像，疾病诊断和治疗领域的重要进展， 并对该领域的未来发展方向以及存在 的挑战与机遇进行了展望。（中国科学 院化学研究所） 碳素材料应用日益受到关注 全球领先的碳素石墨材料及相关 产品制造商德国西格里集团近日在京 举办了“碳素引领未来”媒体见面会。 秉承“碳素让城市生活更美好”的理 念，西格里集团进一步展示了其碳材 料知识以及这种高性能材料的各种优 势特点。 碳素石墨材料，它将强度、灵活性 和轻质性完美融合，具有优异导电导热 性、抗高温陛、抗腐蚀性、机械强度高等 特点，被视为当代新材料的先导。凭借 石墨与碳素起家，西格里在欧洲、北美 和亚洲地区构建了近４８个生产基地，形 成了基础材料与高新材料两大产业板 块，并拥有可覆盖１００多个国家的服务 网点。西格里拥有从碳纤维到复合材料 完整的价值链，并伴随着全球工业新材 料革命的新浪潮，将自身优势完美呈现 并从中赢得了最大市场。 靳材料产业ＮＯ．２
超级电容器原理介绍及实验分析
五、结果与分析
1、实验过程总结与知识点查阅
○1超级电容器的结构：[1]
超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理
分为双电层电容器和赝电容器
双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。整个超级电容器相当于两个电容器串联。 循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：
（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理
循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。而在本实验中运用循环伏安法，在得到 CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料
化学工程师 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ２０１１年第７期 文章编号： ｏｏ。 ４‘ ’０７－００４ －０４ 导电聚合物复合材料作为超级 电容器电极材料 殷金玲 ，李一栋 （１．哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１： ２．黑龙江工商职业技术学院机械工程系，黑龙江哈尔滨１５００８０） 摘要：本文综述了基于导电聚合物的复合材料（导电聚合物／碳材料、导电聚合物／金属氧化物材料、 导电聚合物／碳材料，金属氧化物材料）作为电极材料在超级电容器中的应用进展，指出将导电聚合物与碳 材料或金属氧化物复合，双电层电容与法拉第准电容结合，有机材料与无机材料结合，是超级电容器电极材 料研究的重要发展方向。 关键词：超级电容器；导电聚合物；金属氧化物；碳材料 中图分类号：ＴＭ９１ １ 文献标识码：Ａ Ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ＹＩＮ Ｊｉｎ—ｌｉｎｇ ．ＬＩ Ｙｉ—ｄｏｎｇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａ￣ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉ－ ａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｒ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｄｏｘ ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ；ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ；ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ 超级电容器是一种性能介于二次电池与传统 电容器之间的新型储能装置，因其具有功率密度 高、充放电速度快、循环寿命长等优点，而广泛应用 于电动汽车、通讯、数码产品等领域。应用于超级电 容器的电极材料主要包括：碳材料、金属氧化物和 导电聚合物。对于采用碳材料的超级电容器的工作 原理是通过由离子和电子在电解液和电极表面分 离形成双电层来完成能量的存储。采用金属氧化物 的超级电容器的工作原理是通过在电极／溶液界面 发生快速的氧化还原反应产生的法拉第准电容来 存储能量。电极面积相同时，准法拉第电容通常是 双电层电容的１０～１００倍，但由于该类材料的结构 不利于电解质的渗透，因而导电性差，材料的利用 率不高，且其瞬间大电流充放电的功率特性不及双 电层电容器。采用导电聚合物的超级电容器的工作 收稿日期：２０１１－０４—１４ 基金项目：哈尔滨工程大学基础研究基金资助项目（ＨＥＵＦＴ０８００８） 作者简介：殷金玲（１９７９一），女，辽宁大连人，讲师，博士，主要从事化 学电源及电极材料的研究。 原理也是产生准法拉第电容，此电化学反应不仅仅 发生在材料的表面，主要发生在材料的三维立体结 构中，从而使导电聚合物电极能够存储高密度的电 荷，产生大的准法拉第电容。但是该类材料机械性 能不佳，长期循环稳定性能较差，且工作电压和储 能密度有待提高。 若既想利用导电聚合物的独有优点，同时又要 克服其存在的缺点，可以将导电聚合物与其它电极 材料进行复合，将双电层电容与法拉第电容结合， 将有机材料与无机材料结合，利用各组分间的协同 效应来提高整体综合性能。 １导电聚合物／碳材料二元复合材料 １．１导电聚合物／活性炭 活性炭是最常见且价格低廉的碳材料，其具有 很高的比表面积，电化学稳定性好，但含有大量的 微孔表面，离子迁移阻力大，导电聚合物与活性炭 复合可以改善其性能，常用的复合方法主要有原位
超级电容器综述
级电容器综述
电子技术查新训练文献综述报告
题 目
超级电容器技术综述
学 号 3130434055
班 级 微电132
学 生 赵思哲
指导教师 杨莺
2014 年
6 超级电容器技术综述
摘 要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。
关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。
A Review of the technology of super capacitor
Abstract：In recent years，With the rapid
development of economy，People advance the need
that can equip each technique index sign to
continuously raise at practical application。But the
standard design ability of the current battery have
already canned not satisfy people's request
MnO2
超级电容器电极材料研究
汪形艳,王先友,黄伟国
摘要:超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的贮能元件。介绍了超级电容器的性能优点、工作原理、应用前景,并详细综述了碳素材料、过渡金属氧化物、导电聚合物3 类超级电容器电极材料的研究进展。
关键词:超级电容器; 双电层电容器; 法拉第准电容器; 电极材料
超级电容器电极材料的制备与性能研究
谢 慰, 张海燕, 陈易明, 陈列春
摘 要:采用液相沉淀法制备出纳米棒状MnO2 材料,循环伏安测试表明,所制备的MnO2 电极材料具有良好的电容特性和较高的比电容量；循环充放电测试显示样品具有理想的循环充放电特性。
关键词:超级电容器; MnO2 ; 比容量
超级电容器隔膜材料的制备与研究
杨 惠,张密林,陈 野
摘 要:采用溶胶- 凝胶法制备了纳米MnO2 ,同时制备了琼脂膜隔膜材料,并分别以琼脂膜和隔膜纸为隔膜材料组装成电容器,进行恒流充放电测试。 结果表明,应用琼脂膜的超级电容器的性能优良,与隔膜纸的相比,电容容量提高了69% ,充放电效率提高了11%。
关键词:超级电容器;琼脂膜;纳米MnO2
纳米MnO2超级电容器电解液性能研究
张密林， 杨晨， 陈野， 薛云
摘要：利用溶胶凝胶法制备纳米MnO2，由该样品制成的电极在(NH4)2SO4电解液中表现出良好的电容性能：考虑到(NH4)2SO4 溶液对集流体泡沫镍的腐蚀，开展了向(NH4)2SO4 溶液中加入添加剂(Na2SO4 、K2SO4、MgSO4)以减缓(NH4)2SO4对泡沫镍腐蚀的研究，研究了添加剂的添加量和电解液的摩尔浓度对MgSO4电极的电化学性能和对泡沫镍的腐蚀程度的影响。发现采用MgSO 的摩尔百分含量为50％、电解液的摩尔浓度【以(NH4)2SO4 +添加剂的摩尔浓度计1为0．5 mol·L 的电解液基本上不降低MnO2 电极的电化学性能，却大幅降低对泡沫镍的腐蚀程度。
关键词：超级电容器；纳米MnO2：；电解液