中科院兰州化物所科技成果——可耐超低温的高比能超级电容器体系的应用研发
超级电容器及其相关材料的研究
超级电容器及其相关材料的研究一、本文概述随着科技的不断进步和可持续发展理念的深入人心，超级电容器作为一种高效、环保的储能器件，正日益受到全球科研人员和工业界的广泛关注。
超级电容器以其高功率密度、快速充放电、长循环寿命等诸多优点，在新能源汽车、电子设备、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面综述超级电容器及其相关材料的研究现状和发展趋势，分析超级电容器的性能特点，探讨新型电极材料的研发与应用，以期推动超级电容器技术的进一步发展，并为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了超级电容器的基本原理、分类及性能特点，为后续研究提供理论基础。
随后，重点综述了近年来超级电容器电极材料的研究进展，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，并分析了各类材料的优缺点及适用场景。
本文还关注了电解质材料、隔膜材料等关键组件的研究现状，以及超级电容器的制造工艺和应用领域。
结合当前面临的挑战和未来发展趋势，本文展望了超级电容器技术的创新方向和应用前景，以期为未来相关研究提供有益的借鉴和指导。
二、超级电容器的基本原理与分类超级电容器，又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。
它具有极高的电荷储存能力，能在极短的时间内释放出大量的能量，从而满足了现代电子设备对高功率、快速充放电的需求。
基本原理：超级电容器的基本原理与传统的平行板电容器类似，都涉及到电荷的储存和释放。
然而，超级电容器的电极材料通常是具有高比表面积的纳米多孔材料，如活性炭、金属氧化物和导电聚合物等。
这些高比表面积的电极材料使得超级电容器能在极小的体积内储存大量的电荷，从而实现了高能量密度。
同时，超级电容器的电解质通常具有高的离子电导率，这有助于实现快速的充放电过程。
碳基超级电容器：以活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳材料为电极，利用碳材料的高比表面积和良好的导电性实现高能量密度和高功率密度。
金属氧化物超级电容器：以金属氧化物（如RuO₂、MnO₂、NiO等）为电极，利用金属氧化物的高赝电容特性实现更高的能量密度。
一种液体吸附原位红外表征系统
大型仪器功能开发 (216 ~ 220)一种液体吸附原位红外表征系统郭 艳，许传芝，王 嘉，张乐芬，牛建中（中国科学院 兰州化学物理研究所 羰基合成与选择氧化国家重点实验室，甘肃 兰州 730000）摘要：将液体吸附原位红外表征系统与红外光谱仪连接，是实现原位红外反应过程的重要技术环节. 原位红外表征过程中涉及的吸附液存储于液体吸附原位红外表征系统内，对一些沸点较高的液体可以通过加热套控温操作完成吸附，并在被测物质吸附反应过程中监测其结构变化. 系统可设置多个液体吸附池，实现在同一试验过程中进行多种液体切换吸附，满足被测物质吸附不同液体蒸汽的需求，还可以使被测物质吸附液体蒸汽，对固体表面进行惰性气体前处理或氢气还原处理. 最终通过原位红外监测出反应产物，实现液体吸附原位红外表征.关键词：液体吸附；原位红外反应；吸附反应；结构变化中图分类号：O657. 33; TH74 文献标志码：B 文章编号：1006-3757（2023）02-0216-05DOI ：10.16495/j.1006-3757.2023.02.012In-Situ Infrared Characterization System of Liquid AdsorptionGUO Yan ， XU Chuanzhi ， WANG Jia ， ZHANG Lefen ， NIU Jianzhong（State Key Laboratory for Oxo Synthesis and Selective Oxidation , Lanzhou Institute of Chemical Physics , ChineseAcademy of Sciences , Lanzhou 730000, China ）Abstract ：Connecting the in-situ infrared characterization system of liquid adsorption with the infrared spectrometer is an important technical link to realize the in-situ infrared reaction process. In-situ infrared characterization process involves the adsorption liquid stored in the in-situ infrared characterization system of liquid adsorption, which can simultaneously complete the adsorption of some liquids with high boiling point by heating a set of temperature control operation, so as to achieve the monitoring of the structural changes during the adsorption reaction of the measured substances. A number of liquid adsorption tanks in the system can be set up, which can carry out a variety of liquid switching adsorption in the same experimental process to meet the adsorption of different liquid vapors by the substance under test, as well as the adsorption of liquid vapors by the substance under test and inert gas pretreatment or hydrogen reduction treatment on the solid surface. Finally, the reaction products were detected by the in-situ infrared monitoring, and the in-situ infrared characterization of the liquid adsorption was realized.Key words ：liquid adsorption ；in-situ infrared reaction ；adsorption reaction ；change of structure红外光谱广泛应用于材料学、高分子化学、生物学、环境科学等领域. 红外测试根据分子内部分子振动或转动能级的跃迁，鉴别化合物分子结构.在原位表征技术领域，常需要在反应条件下，运用各种分析测试手段对被测物质进行研究，借助各种与分析测试手段相匹配的原位池，实现在原位或反收稿日期：2022−11−26； 修订日期：2023−05−26.基金项目：中国科学院兰州资源环境科学大型仪器区域中心仪器设备功能开发技术创新项目（lz202074） [LanzhouRegional Center for Resources and Environment Science, Chinese Academy of Sciences, Large-Scale Instrument Function Development Technology Innovation Project (lz202074)]作者简介：郭艳（1984−），女，工程师，从事分子光谱分析测试相关工作，E-mail ：通信作者：牛建中（1963−），男，正高级工程师，从事大型仪器相关工作，E-mail ：.第 29 卷第 2 期分析测试技术与仪器Volume 29 Number 22023年6月ANALYSIS AND TESTING TECHNOLOGY AND INSTRUMENTS June 2023应环境条件下对物质或反应的表征. 目前，红外光谱仪只能对被测物质进行常规的分子结构测试，无法实现被测物质吸附液体蒸汽以及被测物质吸附液体后反应机理的实时探测与表征. 本设计将液体吸附原位红外表征系统与红外光谱仪的原位红外池相连，通过监测被测物质吸附液体蒸汽后的中间产物以及最终产物，得到液体吸附原位红外表征的完整数据，通过鉴别谱图特征基团结构，最终准确判断目标产物. 将液体吸附池和外接管线通过三通阀连接，通过控制三通阀方向选择被测物质所需气氛，并通过外置配气系统将外接气氛带入被测物质表面. 通过控制加热套温度调节液体吸附池内液体温度，根据不同液体沸点调整加热套温度，实现被测物质吸附液体蒸汽，有效捕捉吸附过程中间产物以及最终产物的一系列谱图.1 液体吸附原位红外表征系统[1-3]液体吸附池可实现被测物质吸附液体蒸汽以及被测物质吸附液体后反应机理的实时探测与表征. 图1为液体吸附原位红外表征系统示意图. 该池体外围可以设加热套调节液体吸附池内液体温度，根据不同液体沸点调整加热套温度，实现被测物质吸附液体蒸汽，有效捕捉吸附过程的中间产物以及最终产物的一系列谱图. 同时，液体吸附池和外接管线通过三通阀连接，通过控制三通阀方向选择被测物质所需气氛（前处理气氛或者吸附液体蒸汽），并通过外置配气系统将外接气氛带入被测物质表面.根据试验需要可设置多个液体吸附池，用于被测物质吸附液体蒸汽，对固体表面进行惰性气体前处理或氢气还原处理，还可在同一试验过程中进行多种液体切换吸附，满足被测物质吸附不同液体蒸汽的需求，最终通过原位红外监测出反应产物，实现液体吸附原位红外表征.1.1 单一气氛吸附首先在液体吸附池1内装入所需吸附液体，盖上接有三通阀10、管线5和进气管3的顶盖2，接通加热套8的加热电源. 三通阀10、13开至液体吸附池1方向，三通阀18开至连接液体吸附池1方向，然后接入外接气路，气体通过三通阀10、管线5和进气管3进入液体吸附池1. 所进入的气体通过进气管3在液体吸附池1内鼓泡，液体蒸汽通过出气管4经三通阀13、18进入原位红外池内被测物质表面，实现单一气氛吸附. 如果需要对样品进行前处理或吸附后吹扫，可以将三通阀开至相反方向实现. 单一液体吸附实物图如图2所示.1.2 多种气氛切换吸附首先，分别在液体吸附池1、7、9内装入所需吸8134213610111475121520916191722212318原位红外池图1 液体吸附原位红外表征系统示意图（1）（7）（9）液体吸附池，（2）液体吸附池顶盖，（3）进气管，（4）出气管，（5）（6）（19）~（23）管线，（8）加热套，（10）~（18）三通阀Fig. 1 Schematic of in-situ infrared liquid adsorption characterization system第 2 期郭艳，等：一种液体吸附原位红外表征系统217附液体，依次盖上液体吸附池1、7、9的顶盖和三通阀，连接所有管线. 如果需要吸附液体吸附池7内的液体蒸汽，则先关闭三通阀12、13、15、16. 将三通阀10开至液体吸附池1相反方向，三通阀12开至液体吸附池9相反方向，三通阀11开至液体吸附池7方向，三通阀14开至连接液体吸附池7方向. 三通阀17、18开至连接液体吸附池7方向. 然后接入外接气路，气体通过三通阀10，经过气体管线到达三通阀11，再进入液体吸附池7. 液体蒸汽到达三通阀14后经管线分别过三通阀17、18后进入原位红外池内被测物质表面，最终实现液体吸附池7内气氛吸附.切换吸附液体吸附池9内液体蒸汽时，需要关闭三通阀14，将三通阀11开至液体吸附池7相反方向，三通阀16、17开至液体吸附池9方向. 打开三通阀12、15，其他条件同上. 可以通过切换三通阀方向实现不同液体蒸汽吸附.液体吸附原位红外表征系统的试验过程如图3所示. 红外光谱仪内置原位红外池，原位红外池体上设有进气管线和出气管线. 测试前液体吸附池接入反应气体，液体吸附池出气管线和原位红外池进口管线连接，连接原位红外池热电偶电源，冷凝水管连接水箱（热电偶用来测试原位池置样室温度，凝水管用来维持腔帽窗片处于室温环境）等. 测试时液体吸附池内液体蒸汽通过管线进入红外原位红外池内待测物质表面，持续监测物质吸附液体过程，检测器检测到的信号经数据采集系统输出一系列红外谱图.2 应用实例2.1 仪器与试剂红外光谱仪：Bruker Vertex 70（布鲁克）；液体吸附池（研制）；原位红外池（研制）；紫外灯光源：HSX-UV300（北京纽比特科技有限公司）；CO2：纯度高于99.99%；金属有机骨架材料（metal organic frameworks, MOF）复合物（自制备）；2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯（自制备）；Ni/CeO2（自制备）；CeO2（自制备）.2.2 实例1[4-9]利用液体吸附原位红外表征系统（图1），结合原位红外池监测光催化材料在连续光照条件下的反应中间物种. 通过液体吸附原位红外表征系统引入CO2，CO2鼓泡带水汽进入原位红外池，鼓泡过程中通过光照窗口用紫外灯持续照射被测物质2 h，监测MOF复合物CO2光还原过程的红外谱图变化（如图4所示）. 由图4可见，CO2鼓泡过程中CO2的吸收峰非常强，当紫外灯照射该MOF复合物时，随着光照时间增加，1 725、1 711 cm−1处的吸收峰持续增强. 同时，在指纹区1 286、1 191 cm−1处也捕捉到非常明显的的吸收峰.2.3 实例2[10]利用液体吸附原位红外表征系统，探测2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯在Ni/CeO2与CeO2表面的吸/脱附（如图5所示）. 通过液体吸附池鼓泡2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯水汽进入原位红外池，分别监测Ni/CeO2与CeO2表面的吸/脱附红外谱图. 首先监测Ni/CeO2和CeO2在室温（R. T.）下吸附2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯水汽的过程. 吸附饱和后，转换液体吸附原位池上三通阀，在升温条件下通入氢气气氛脱附，200 ℃脱附完成，比对Ni/CeO2和CeO2吸图2 单一液体吸附池图Fig. 2 Diagram of single liquid adsorption tank 进气管线出气管线冷凝水管热电偶三通阀单个液体吸附池原位红外池红外光谱仪图3 液体吸附原位红外表征系统试验过程Fig. 3 Experimental process of in-situ infrared characterization system of liquid adsorption218分析测试技术与仪器第 29 卷附的2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯的红外谱图.由图5可见，通过液体吸附池，Ni/CeO 2表面吸附2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯水汽后，持续升温过程仍然可以看到1 600 cm −1左右明显的吸收峰. CeO 2表面吸附2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯水汽后，升温脱附过程中，1 600 cm −1左右吸收峰消失. 利用液体吸附原位红外表征系统，实现了固体表面吸脱附水汽的原位红外监测，并且通过液体吸附原位红外池上的三通阀，实现同一试验过程中水汽吸附和气体脱附的切换.I n t e n s i t y /a .u .1 700 1 6001 500 1 200Wavenumber/cm −11 100 1 00022200 ℃200 ℃R.T.R.T.图5 2-(四氢呋喃-2-基)乙酸甲酯在Ni/CeO 2与CeO 2表面的吸/脱附Fig. 5 Absorption/desorption of 2-(tetrahydrofuran-2-yl)methyl acetate on Ni/CeO 2 and CeO 2 surfaces3 结论在原位红外测试过程中，利用液体吸附原位红外表征系统，被测物质可以吸附所需液体蒸汽，实现液体和被测物质反应过程的实时监测，分析物质反应过程中的结构变化、分峰解析基团结构，从而解析液体吸附原位红外的反应机理，进而实现原位红外被测物质吸附液体时反应机理的实时探测与表征. 通过设置多个液体吸附池，不但可以进行被测物质吸附液体蒸汽，而且还可以对固体表面进行惰性气体前处理或氢气还原处理. 同时，同一试验过程中还可以进行多种液体切换吸附，满足被测物质吸附不同液体蒸汽，最终通过原位红外监测出反应产物，实现液体吸附原位红外表征.参考文献：郭艳, 许传芝, 王嘉, 等. 一种液体吸附原位红外表征系统: CN115201145A [P ]. 2022-10-18. [GUO Yan,XU Chuanzhi, WANG Jia, et al. Liquid adsorption in situinfraredcharacterizationsystem:CN115201145A [P ]. 2022-10-18.]［ 1 ］郭艳, 许传芝, 王嘉, 等. RuNi 双活性组分负载型TiO 2催化CO 2甲烷化反应研究[J ]. 现代化工，2021，41（6）：110-113, 118. [GUO Yan, XU Chuanzhi,WANG Jia, et al. RuNi dual active components sup-ported TiO 2 catalyst for CO 2 methanation [J ]. Modern Chemical Industry ，2021，41 （6）：110-113, 118.]［ 2 ］郭艳, 许传芝, 王嘉, 等. 光催化材料原位红外池系统的研制[J ]. 分析测试技术与仪器，2020，26（4）：265-269. [GUO Yan, XU Chuanzhi, WANG Jia, et al. De-velopment of in situ infrared cell system for photocata-lytic materials [J ]. Analysis and Testing Technology［ 3 ］K u b e l k a M u n kWavenumber/cm −1图4 MOF 复合物CO 2光还原过程Fig. 4 Carbon dioxide photoreduction process of MOF complex第 2 期郭艳，等：一种液体吸附原位红外表征系统219and Instruments，2020，26 （4）：265-269.]Dong F, Han W G, Guo Y, et al. CeCoOx-MNS cata-lyst derived from three-dimensional mesh nanosheetCo-based metal-organic frameworks for highly effi-cient catalytic combustion of VOCs[J]. Chemical En-gineering Journal，2021，405 ：126948.［ 4 ］Huang X S, Dong F, Zhang G D, et al. A strategy forconstructing highly efficient yolk-shell Ce@Mn@TiOx catalyst with dual active sites for low-temperature se-lective catalytic reduction of NO with NH3[J]. Chem-ical Engineering Journal，2021，419 ：129572.［ 5 ］Fu Z H, Zhang G D, Han W L, et al. The water resist-ance enhanced strategy of Mn based SCR catalyst byconstruction of TiO2shell and superhydrophobic coat-ing[J]. Chemical Engineering Journal，2021，426：131334.［ 6 ］Ling W T, Zhao H J, Wu S L, et al. A CeCoOxcore/Nb2O5@TiO2double-shell nanocage catalyst［ 7 ］demonstrates high activity and water resistance forcatalytic combustion of o-dichlorobenzene[J]. Chem-istry-A European Journal，2021，27 （40）：10356-10368.Wu S L, Zhao H J, Dong F, et al. Construction of su-perhydrophobic Ru/TiCeOxcatalysts for the enhanced water resistance of o-dichlorobenzene catalytic com-bustion[J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2021，13 （2）：2610-2621.［ 8 ］Zhang L W, Long R, Zhang Y M, et al. Direct obser-vation of dynamic bond evolution in single-atom Pt/C3N4 catalysts[J]. Angewandte Chemie International Edi-tion，2020，59 （15）：6224-6229.［ 9 ］Zhao Z L, Gao G, Xi Y J, et al. Selective and stableupgrading of biomass-derived furans into plasticmonomers by coupling homogeneous and heterogen-eous catalysis[J]. Chem，2022，8 （4）：1034-1049.［ 10 ］220分析测试技术与仪器第 29 卷。
“双碳”目标下推动能源技术区域综合示范的路径思考
*通信作者资助项目：中国科学院战略性先导科技专项（A 类）（XDA 21000000）修改稿收到日期：2022年3月30日专刊：科技支撑“双碳”目标实现S&T Supporting Realization of Carbon Peak and Carbon Neutrality Goals 新技术综合示范Comprehensive Demonstration of New Technologies引用格式：朱汉雄, 王一, 茹加, 等. “双碳”目标下推动能源技术区域综合示范的路径思考. 中国科学院院刊, 2022, 37(4): 559-566.Zhu H X, Wang Y , Ru J, et al. Thoughts on regional path of promoting comprehensive demonstration of low-carbon energy technology under “dualcarbon” goals. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2022, 37(4): 559-566. (in Chinese)“双碳”目标下推动能源技术区域综合示范的路径思考朱汉雄1 王 一1 茹 加2 曹大泉2 任晓光1 何京东2 陈海生2 蔡 睿1 刘中民1*1 中国科学院大连化学物理研究所 大连 1160242 中国科学院 重大科技任务局 北京 100864摘要 在典型区域推动面向碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）目标的能源技术（以下简称“双碳”能源技术）综合示范是中国科学院支撑“双碳”目标行动计划的重要内容。
文章从“技术集成示范”和“典型区域示范”2 个特征论述了开展“双碳”能源技术区域综合示范的意义，并基于中国科学院能源领域已有研究布局，提出了适合中国科学院推进“双碳”能源技术综合示范的多能融合理念及其 4 条主线，分别为化石能源清洁高效利用与耦合替代、非化石能源多能互补与规模应用、工业低碳/零碳流程再造和数字化/智能化集成优化。
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。
超级电容器技术简介
超级电容器技术的研究背景及发展现状1. 研究背景随着科技的进步及社会文明程度的提高，能源问题已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时，也是促进能源科技发展的巨大推动力。
进入二十一世纪之后，能源短缺和环境恶化的问题日益严重，这促使人们应更加重视建立确保经济可持续增长、有利于环境的能源供应体系，节能和扩大新能源开发利用成为世界性的趋势。
石油作为一种不可再生资源，随着人类需求的不断增长，已面临严重的短缺，并由此不断引发全球性的社会、经济、政治问题。
而且，全球燃油汽车消费量的不断增加，燃油汽车排放的NO x和CO x对全球环境带来严重污染，并导致地球温室效应。
开发更加清洁、环保的电动汽车被认为是解决能源问题和环保问题的一条有效途径，目前已成为全球性的研究热点。
电动汽车的研究经过多年的研发，特别是最近十年来的集中研究，已经对电动汽车有了比较统一的认识。
纯电动汽车（镍氢电池或锂离子电池作主电源）适合于短途应用，燃料电池电动车由于技术和成本因素在二十到三十年内不具备商业化应用的竞争力，而混合电动车（“油＋电”混合，）被认为是最接近商业化的技术模式。
“油＋电”混合电动车中的“电”主要是指二次电池，主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
目前，商品化的二次电池虽然具有较高的比能量，但比功率都很低，一般不超过500W/kg，而且电池在高脉冲电流放电或大电流充电时会影响其使用寿命，并引起电池内部发热、升温，存在安全隐患。
燃料电池同样是一种低比功率的储能元件，耐大电流充放电能力差。
单独使用电池作为动力电源无法满足电动汽车对电源系统的要求。
从能源的利用形态来看，电能作为能量利用的最终形态，已成为人类物质生产和社会发展不可缺少的“源动力”。
近年来，小型分立的可移动电源的发展更是增加了电能的利用形式和应用范围。
电能除了通过固有的电网系统应用于工业和家庭生活外，通过可移动电源（如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子电池）等“承载体”更是成为随时随地均可便捷使用的动力源，极大方便了人们的物质文化生活。
高分子材料在超级电容器中的应用
高分子材料在超级电容器中的应用随着科技的快速发展，能源储存技术成为了关注的热点。
然而，传统的储能设备，如镍氢电池、锂离子电池等，虽然能储存大量的能量，但是存在着能量密度低、充电速度慢、寿命短等缺点。
而超级电容器则因其快速充放电、长实用寿命、高功率密度等特性，成为了未来储能技术的发展方向之一。
超级电容器是一种能量储存设备，其不同于传统电池，能够在短时间内快速地完成充放电过程。
超级电容器能提供高电流、高功率的输出，使其广泛应用于汽车、电动工具、照明设备、通讯系统等领域。
超级电容器的储能原理主要是通过静电吸附和电化学双重储存机制实现的。
静电吸附是指离子在电极表面的吸附，电化学储存是指在电极表面发生的氧化还原反应。
而超级电容器的性能则主要与其电极材料有关，其中，高分子材料作为一种新型电极材料，因其可用性高、成本低、自重轻等优点，成为超级电容器电极材料的候选之一。
下面就让我们来探讨一下高分子材料在超级电容器中的应用。
高分子材料在电极材料中的应用高分子材料主要有两种形态：一种是固态高分子电解质，另一种是高分子电极材料。
高分子电极材料，是以导电聚合物为基础，通过掺杂、降解、配合等方式来实现的。
与其他电极材料相比，高分子电极材料的优点在于具有较好的化学稳定性、机械韧性、高比容量机会往高分子材料中添加导电聚合物，使其成为一种高电容、高能量的电子材料，其在超级电容器中的应用不断得到扩展。
高分子材料缔造的“聚合储能器”随着新能源汽车的迅速发展，越来越多的厂商开始将超级电容器作为汽车动力电池组的组成部分。
在超级电容器中，高分子材料成为研究热点。
比如，美国的一家企业——Maxwell Technologies，研发出新一代的超级电容器，采用了原本用于笔记本电脑电池的半导体隔膜和新的高分子电极材料，使得容量和输出功率增加了50%。
这种超级电容器的储能功率可以快速的释放，是传统电池的100倍以上，充电时间只需数分钟。
同时，国内交通执法规定的限制却是十分棘手的。
锂离子混合超级电容器电极材料研究进展
子电池功率密度高的优点. 因此, 锂离子混合超级电 容器有望应用于电动汽车、电气设备军事和航空航天 设施等高能量大功率型的电子产品领域.
图 1 不同化学储能体系比较[2]
引用格式: 郑宗敏, 张鹏, 阎兴斌. 锂离子混合超级电容器电极材料研究进展. 科学通报, 2013, 58: 3115–3123
(1) 电解液消耗机制. 该体系一般以锂脱嵌化 合物或金属氧化物作为负极, 电容活性材料(一般为 活性炭)作为正极. 同超级电容器双电层机理类似, 在充电过程中, 电解液中的阴阳离子会在电场的作 用下分别向正负极移动, 不同的是在该体系中仅在 正极产生双电层, 而负极发生锂离子的嵌入或还原 反应. 内部反应机理如图 2 所示: 充电时, 电解质中 的阴离子向正极(如活性炭)迁移并产生吸附电容, 同 时 Li+向负极(如钛酸锂、石墨等)迁移并发生嵌入反 应; 放电时, 负极材料中的 Li+脱出回到电解液中, 同时正极也释放吸附的阴离子, 达到电解液电荷的 平衡. 属于电解液消耗机制的典型混合电容器体系 有钛酸锂/活性炭体系、石墨/活性炭体系等.
2 锂离子混合超级电容器
锂离子混合超级电容器的电极材料既包含具有 电荷吸附活性的高比表面积的电容活性材料, 又包 含可与锂离子发生可逆脱嵌或氧化还原反应的电池 材料. 其能量存储过程既包含锂离子与电极材料体 相发生的可逆法拉第化学反应, 又包括电化学活性 材料对离子的可逆吸脱附过程. 锂离子混合超级电 容器的能量特性取决于电容活性材料对电荷吸脱附 行为, 功率特性取决于 Li+在电池材料体相中的扩散 动力学. 与锂离子电池相比, 电容活性材料的使用一 方面会降低体系的比能量密度, 但另一方面使锂离 子混合超级电容器实现快速充放电, 因而具有更高 的比功率密度. 与法拉第准超级电容器相比, 锂离子 混合超级电容器中锂离子与电池材料体相发生的法 拉第氧化还原反应较慢, 会使其功率密度稍有降低,
一、项目名称
一、项目名称项目名称：高比能系列超级电容器关键技术及应用二、提名单位意见该项目引进了物理与化学协同储能效应的混合型电容器新体系，实现了“内并型”和“内串型”超级电容的研制，攻克了“双功能”电极材料及物理储能材料产业化制备技术，创新了制造工艺，实现系列化高比能超级电容器的产业化制造，并开发了超级电容器均衡管理策略，提升了系统运行的安全性与可靠性。
项目组获授权中国发明专利29件、国外发明专利3件、软件著作权1件，制定国家标准1项，出版专著1部、发表论文20余篇，构建了具有完整自主知识产权的超级电容器技术体系，培养了一批掌握关键技术的工程技术人才与优秀青年工作者。
项目相关产品已销售至广州、深圳、武汉、宁波等多个地区，并成功出口至马其顿、奥地利、马来西亚等国家，同时在公共运输、港口机械、军工国防等领域得到应用,创造了可观的经济效益，并在节能减排、雾霾治理方面做出积极贡献，打破了发达国家对超级电容器制备的技术垄断，极大促进了行业技术进步和产业结构优化升级。
推荐该项目为国家科学技术进步奖二等奖。
三、项目简介传统“受电式”有轨电车、大功率高速动车组和“燃油式”公交车，能耗高、污染大，迫切需要向“纯电动”、“储能式”、“节能式”方向转变。
超级电容器具有高安全性、长循环寿命、低温性能好、超高功率密度、环境友好等优势，是实现储能式、节能式公共交通车辆改革的重要候选技术。
由于传统储能体系、储能材料、制造技术、系统设计的限制，超级电容器无法作为储能式公共交通车辆主动力源使用，影响高速动车组稳定安全运行，限制了储能及节能的效果和国防安全。
因此，开发高比能、高功率超级电容器对保障高速动车组运行、公共交通车辆核心储能与节能技术和武器装备的突破性变革等意义重大。
针对关键共性问题，项目组突破国际技术垄断，构建了新型储能体系，创新开发了具有电池与电容性质的“双功能”储能材料，研发了新工艺，研制了新型储能及节能系统，实现了针对不同应用的系列新技术，拓展了新应用与新市场。
高中物理必修三第十一章电路及其应用知识点总结归纳(带答案)
高中物理必修三第十一章电路及其应用知识点总结归纳单选题1、电阻R1、R2串联在电路中，已知R1=10Ω，R1两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则（）A．电路中的电流为6AB．电路中的电流为1.2AC．电路的总电压为21VD．电阻R2的阻值为20Ω答案：DAB．串联电路中各处电流相等，根据欧姆定律得I=U1R1=610A=0.6AAB错误；C．电路总电压为U=U1+U2=6V+12V=18V C错误；D．根据欧姆定律得R2=U2I=120.6Ω=20ΩD正确。
故选D。
2、中科院大连化物所开发出了一种基于“微电极-电解质一体化薄膜”新概念的无基底、无固定形状的微型超级电容器。
该器件具有超薄器件厚度（37μm）、超柔性、高面积容量（40.8mF/cm2）和高度集成度。
将它的面积容量40.8mF/cm2用国际单位制中的基本单位表示，正确的是（）A．4.08×102A2⋅s4⋅kg−1⋅m−4B．4.08×10−2A2⋅s−4⋅kg−1⋅m−4C．4.08×10−2A2⋅s4⋅kg−1⋅m−4D．4.08×102A2⋅s−4⋅kg−1⋅m−4答案：A由单位关系可知面积容量40.8mF/cm2=40.8×10−3F10−4m2=4.08×102F/m2有C=q UU=EdE=F qF=maq=It 可得C=I2t2 mad1F=1A2⋅s2kg⋅(m s2⁄)⋅m=1A2⋅s4kg⋅m2=1A2⋅s4⋅kg−1⋅m−2所以40.8mF/cm2=4.08×102F/m2=4.08×102A2⋅s4⋅kg−1⋅m−4故A正确，BCD错误。
故选A。
3、在下列几种电流的波形图中，能表示生活、生产用电的是（）A．B．C．D．答案：CA图像是直流电能，B图像为方波形交流电，C图像为正弦交流电，D图像为脉冲交流电，而生活、生产用电为正弦交流电，故选C。
超级电容器的现状及发展趋势综述
文献综述超级电容器的现状及发展趋势目录1 前言2 超级电容器发展现状3 超级电容的特点4 超级电容器电压均衡技术解决方案5 超级电容器的发展趋势与展望6 小结21.前言随着化石能源资源的日益匮乏和人们强烈的环保意识，有力地促进了太阳能和风能等可再生能源的发展。
但太阳能、风能具有波动性和间歇性，需要有效的储能装置保证其能够稳定的在电网中并网工作。
同时，电动汽车产业的快速发展也迫切需要发展低沉本、环境友好、能量密度高的储能装置。
超级电容器也叫做双电层电容器是一种具有高能量密度的新型储能元器件，它可提供大功率并具有超长寿命，是一种兼备电容和电池特性的新型元件，在混合动力电动车、脉冲电源系统和应急电源等领域具有广泛的应用前景。
而对于大功率系统来说，由于超级电容单体的电压值和能量都比较低，不能满足应用系统功率、放电时间及电压要求。
为满足实际应用工况的电压需求，需将多个单体串并联以提高储能模块的工作电压，单体电容器参数的分散性是制约超级电容器模块寿命和可靠性的主要因素。
然而市面上同一型号规格的超级电容器在电压、内阻、容量等参数上存在着不一致，并且在超级电容器使用过程中，工作环境不同以及电压不均匀的积累又加剧了超级电容器的参数不一致性。
这种离散性极易造成超级电容的过充或过放，从而影响系统的使用寿命和可靠性。
因此，研究和实现超级电容器的电压均衡对于提高超级电容器的整体性能是十分必要和关键的技术。
基于此本文将主要对超级电容器的发展现状、优缺点、电压均衡方法及未来的发展趋势进行阐述。
2.发展现状超级电容器利用双电层原理直接存储电能，其容量可达数万法拉，是介于蓄电池和传统电容器之间的一种新型储能装置。
超级电容器储存的能量E=25.0V C ⨯⨯，与容量C 和工作电压V 的平方成正比，具有较大的比电容、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保的特点。
同时，与化学电源相比较，超级电容具有跟高的比功率，能够在短时间内释放化学电源所难达到的大电流，这一性质很好带地满足了某些电设备对瞬时大电流的需求，具有很大的发展潜能。
超级电容器的原理及应用
万方数据
第２７卷第４期
陈英放等：超级电容器的原理及应用
７
由于库仑力、分子间力、原子间力的作用，使固液界面 出现稳定的、符号相反的双层电荷，称为界面双层。
双电层电容器使用的电极材料多为多孔碳材料， 有活性炭（活性炭粉末、活性炭纤维）、碳气凝胶、 碳纳米管。双电层电容器的容量大小与电极材料的孔 隙率有关。通常，孔隙率越高，电极材料的比表面积 越大，双电层电容也越大。但不是孔隙率越高，电容 器的容量越大。保持电极材料孔径大小在２－－－５０ ｎｍ之 间提高孔隙率才能提高材料的有效比表面积，从而提 高双电层电容。 ２．２赝电容器原理
（６）免维护，环境友善。超级电容器用的材料是 安全、无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池用的材料 具有毒性。
超级电容器的不足之处表现为能量密度偏低，漏 电流较大，单体工作电压低。水系电解液超级电容器 单体的工作电压只有ｌ Ｖ左右，要通过多个电容器单体 的串联才能得到较高的工作电压。而多单体电容器串 联对电容器单体的一致性要求很高。非水系电解液超 级电容器单体的工作电压高一点，可以达到３．５ Ｖ。但 非水系电解液要求有高纯度、无水等很苛刻的条件。
、，ｂ１．２７ Ｎｏ．４
８
陈英放等：超级电容器的原理及应用
Ａｐｒ．２００８
源。超级电容器可
以在短时间内充电
（ａ）与电池联用作为备用电源
完毕，并能提供比 较大的能量。当主
电源中断或由于接
触不良等原因引起
系统电压降低时，
超级电容器就可以
起后备补充作用，
可以避免因突然断电而对仪器造成的影响。图２是超级
电容器应用在电路中的原理图。超级电容可取代电池
（３）充放电效率高，超长寿命。超级电容器的充 放电过程通常不会对电极材料的结构产生影响，材料 的使用寿命不受循环次数的影响，充放电循环次数在 １０５以上。
押全国卷第21题 语言表达(压缩语段、图文转换)-备战2021年高考语文押题(全国卷2)(解析版)
押全国卷2第21题语言表达1.高考语言表达题近两年主要考查压缩语段和图文转换，但该部分命题往往变化很多，被称为题型变化风向标，命题方式灵活多变。
但考查核心往往坚持立德树人，并综合考查语文核心素养。
2.主要结合语境考查成语的使用、语病判析与修改、标点符号使用、语句补写、表达得体等知识点，涉及病句、简明、连贯、得体、准确、鲜明、生动等多种考点，灵活多变，也更注重考查学生的整体阅读能力及语境辨析能力。
一、压缩语段的解题思路1.看清题目要求，看它要求我们怎样压缩。
2.仔细阅读原文，分析内容要点，把握中心。
3.筛选信息，抓住最主要的内容，根据题目具体要求，分析哪些内容是应该保留的，哪些内容是可以舍去的。
4.对保留的内容进行文字加工，使其语言规范，文字贯通，符合字数要求。
二、图文转换题解题思路与步骤：整体的解题思路，即读-思-写。
1.读:画面组成要素。
2.思:画面内容，抓住画面主体，弄懂各要素之间的关系(表面构成-深层含义)。
3.写:选用恰当的表达方式，选择关键词;注意答题格式和字数要求。
三、语言表达题应对策略1.强化审题意识，严格按照题干要求作答。
2.在做题实践中，不断提升自己的形象思维能力和逻辑思维能力。
3.做题时，首先要寻找最佳切入点，善于提取“有效信息”。
4.必须坚持三个原则，即整体性原则（概括出来的内容要涵盖整体，不能过窄或过宽）、倾向性原则（体现作者褒贬的情感色彩）、现实性原则（联系背景，控制深意）。
5.用语力求准确、简洁和通顺，书写规范、工整，避免不必要的失分。
【2020年全国统一高考语文试卷（新课标Ⅱ卷）】请对下面这段新闻报道的文字进行压缩。
要求保留关键信息，句子简洁流畅，不超过75个字。
2020年6月1日，中共中央、国务院公布《海南自由贸易港建设总体方案》(以下简称《方案》)对建设海南自贸港做了全面部署和具体安排。
海南自贸港建设有了明确的时间表和路线图。
《方案》明确海南自贸港的实施范围为海南岛全岛。
兰州化物所燃料电池双极板防护涂层研究取得进展
兰州化物所燃料电池双极板防护涂层研究取得进展
佚名
【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》
【年(卷),期】2023(40)1
【摘要】近年来,中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研究发展中心纳米润滑课题组致力于新型氢气、甲醇和磷酸燃料电池用双极板薄膜/涂层设计、工艺技术开发,并取得系列研究进展。
针对碳薄膜沉积效率低、导电性能差等问题,
科研团队运用催化反应磁控溅射法,制备了导电耐蚀碳薄膜。
研究依靠桥接的纳米
铜团簇和石墨烯状碳结构在体相中构成空间网络,该结构赋予样品良好的导电性。
【总页数】1页(P60-60)
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
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改性碳基涂层技术研究进展4.兰州化物所镁合金双重自修复腐蚀防护涂层研究进
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石墨烯氧化物在超级电容器中的应用
石墨烯氧化物在超级电容器中的应用超级电容器是一种高性能储能器件，具有高能量密度、长寿命和快速充放电等优点。
在过去的几十年里，超级电容器一直受到科研和工业界的广泛关注。
然而，随着科技的不断发展，传统电极材料的储能性能已经难以满足现代电子设备的需求。
在这个背景下，石墨烯氧化物作为一种新型电极材料，被广泛研究，并显示出了很大的应用潜力。
石墨烯氧化物是通过将石墨烯与氧气等原子气体反应制备而成的。
石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，在导电性、导热性和机械强度等方面具有卓越的性能。
而将石墨烯氧化处理后，可以获得石墨烯氧化物，在电化学性能上拥有更大的优势。
因此，石墨烯氧化物在超级电容器中的应用备受关注。
首先，石墨烯氧化物具有良好的电化学性能。
石墨烯氧化物具有较高的比电容和较低的电化学等效序列电阻（ESR），能够快速实现充放电过程。
其高比电容可以实现更高的能量密度，同时低的ESR可以保证电容器的稳定性和耐久性。
这些特性使得石墨烯氧化物成为优秀的电极材料，有助于提升超级电容器的性能。
其次，石墨烯氧化物还具有出色的循环稳定性。
超级电容器需要长时间的循环充放电过程，循环稳定性是评价电极材料性能的重要指标。
石墨烯氧化物能够保持较高的比电容在大量循环充放电过程中，不会出现明显的衰减。
这表明石墨烯氧化物具有出色的稳定性，可作为可靠的电极材料。
此外，石墨烯氧化物还具有可调控的表面活性位点。
石墨烯氧化物表面的氧化官能团可以在一定条件下进行调控，如改变氧化程度或引入其他官能团。
这些表面活性位点可以提供更多的活性反应位点，有助于增强电极与电解质之间的相互作用。
这样可以提高电荷传输速率和离子迁移率，进一步提高超级电容器的性能。
另外，石墨烯氧化物还具有良好的机械强度和柔性。
超级电容器作为一种电子器件，需要具备良好的可塑性和柔性，以适应不同场合的需求。
石墨烯氧化物良好的机械强度和柔性可以满足这一需求，使得超级电容器在不同的应用场景下具备更广泛的适用性。
复合材料在超级电容器电极材料中的应用
Xu Bo1, Jin Linghua2
（1.Zhuzhou Times New Material Co., Ltd., Zhuzhou 412007; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, University of South China, Hengyang 421001）
中科院兰化所10多项高新成果与我市达成合作意向
大 量番 茄 ，他将 与其 他合 作 社合 作 开发 此项 目， 近期 将邀 请 专家 前去考 察 。
保鲜新 技术让 人眼前一亮
在 发布 会现 场 ．记者 遇 到 了多 位对 新产 品、 新技 术求 之若 渴 的企 业 负责人 。 苏金龙 江 果蔬 有 限公 司 总经理 黄 洁就 是其 中一 位 。金
前 ， 洁 已与 专家 达成 初步 合 作意 向 ， 黄 准备 建 立一 个联 合研 发 中心 。李 实 军也 准备 尽快 到
难 。” 李荣 清说 ， 次兰 州化 物所 送来 的高科 这 技项 目真 是太 及时 了 。 “ 纯 度 番茄 红 素 项 目” 责 人 、 高 负 兰州 化 物所专 家 邸多 隆介 绍 ，高纯 度番 茄红 素 是成
具 有很 强 的抗 氧化 活性 、极 强 的清 除 自由基
能 力 ， 防治前 列腺 癌 、 癌 、 腺癌 、 宫癌 对 肺 乳 子
等 有显 著效 果 还具 有预 防 心脑 血管 疾 病 、 提 高免疫 力 、 延缓 衰 老等作 用 。 目前 ， 每公 斤 番
茄 红 素售 价达 Ｎ３ ０ ５ 万元 。 李 荣 清说 ．由于每 ｌ 公 斤 番茄 才能 提炼 Ｏ ｌＯ 克 番 茄 红 素 ， 旦 项 目产 业 化 后 ， Ｏ毫 一 需要
金龙 果蔬 实地 走访 ， 具 体合 作事 宜 。 商谈
（ 中科 院泰 州 中心）
（ ０ ０ ５ 泰州科技 ） ・ ３・ ２ １／ ２
中 科 院 兰 化 所
多 项 高 新 成 果
与 我 市 达 成 合 作 意 向
《MOF-74衍生物在超级电容器中的应用》范文
《MOF-74衍生物在超级电容器中的应用》篇一一、引言随着现代科技和电子设备的快速发展，能源储存技术变得越来越重要。
超级电容器，因其快速充放电特性、长寿命和相对较高的能量密度，被广泛用于电动汽车、电力网等许多领域。
为了进一步增强超级电容器的性能，研究者在电极材料上做了大量工作。
近年来，MOF-74（金属有机框架）衍生物因其独特的结构和优良的电化学性能，在超级电容器中得到了广泛的应用。
本文将详细探讨MOF-74衍生物在超级电容器中的应用。
二、MOF-74衍生物的基本特性MOF-74是一种具有高比表面积、可调孔径和良好化学稳定性的多孔材料。
其衍生物通过热解、化学改性等方法获得，继承了MOF-74的优点，并具有更好的导电性和更大的比电容。
此外，MOF-74衍生物具有丰富的活性位点，可以提供更多的反应场所，从而提升电化学性能。
三、MOF-74衍生物在超级电容器中的应用1. 电极材料：MOF-74衍生物因其高比表面积和良好的导电性，常被用作超级电容器的电极材料。
在充放电过程中，MOF-74衍生物能够提供大量的活性离子和电子传输通道，从而提高电容和充放电速率。
2. 电解质材料：MOF-74衍生物也可用于制备电解质材料。
其多孔结构和良好的化学稳定性使其在电解质中具有优异的离子传输性能，从而提高超级电容器的电化学性能。
3. 复合材料：将MOF-74衍生物与其他材料（如碳材料、导电聚合物等）复合，可以进一步提高超级电容器的性能。
复合材料具有更好的导电性和更大的比电容，同时保持了MOF-74衍生物的独特结构。
四、实验方法和结果以MOF-74衍生物为电极材料的超级电容器，通过循环伏安法（CV）和恒流充放电测试，研究其电化学性能。
实验结果表明，MOF-74衍生物电极具有较高的比电容、良好的循环稳定性和快速的充放电速率。
此外，通过与其他材料的复合，可以进一步提高其电化学性能。
五、讨论与展望MOF-74衍生物因其独特的结构和优良的电化学性能，在超级电容器中具有广泛的应用前景。
超级电容器电极材料的制备和性能研究
超级电容器电极材料的制备和性能研究超级电容器是一种新型的储能设备，具有高能量密度、长寿命、高功率密度等优点，被广泛应用于电动汽车、航天航空、可穿戴设备等领域。
而电容器的核心部分就是电容器电极材料，其性能直接影响着电容器的性能和应用。
因此，研究和探究超级电容器电极材料的制备和性能具有重要意义。
一、超级电容器电极材料的种类和优缺点超级电容器主要分为两种类型：电解质电容器和电双层电容器，而电极材料也存在着相应的分类。
主要的三种电极材料分别为活性材料、碳材料和金属氧化物材料。
这三种电极材料各自有其优缺点。
活性材料具有良好的电化学性能，其内部存在大量活性位点，可以实现高比容量和高能量密度，但在反复充放电过程中会发生松散、膨胀和缩小等问题，严重影响着材料的稳定性和寿命。
碳材料是目前应用最广泛的电极材料，具有良好的导电性、耐腐蚀性和导电性，能够满足高功率密度的使用要求，同时也具有丰富的来源和制备方法。
但碳材料的比容量和比能量密度较低，制约了其在应用中的发展。
金属氧化物材料有着广泛的选择范围，该类电极材料具有很高的理论比容量和比能量密度，同时还具有良好的稳定性和化学稳定性，可以实现长期稳定工作。
但金属氧化物材料的制备难度较高，成本较高，能否大规模应用还需要进一步研究和探究。
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多种多样，根据不同的电极材料和应用场合，采用的制备方法也有所不同。
一般而言，电极材料的制备方法包括溶胶凝胶法、热处理法、水热法等。
溶胶凝胶法是一种常用的电极材料制备方法，通常需要使用一定的溶剂、前驱体和催化剂等，通过溶解和混合等反应过程，最终得到所需电极材料。
热处理法是将前驱体在高温下热解，最终形成电极材料。
水热法是在高压高温下，将前驱体混合后得到的混合物，在水相中形成所需电极材料。
但这些制备方法存在着一定的缺点，如制备周期长、制备成本高、操作难度大等等，限制了超级电容器电极材料的应用发展。
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中科院兰州化物所科技成果——可耐超低温的高比
能超级电容器体系的应用研发
成果介绍
超级电容器是一种新型储能器件，属于标准的全系列低碳经济核心产品，其最大的优点是具有优良的脉冲充放电性能和快速充放电性能。
它的功率密度远高于锂电池，同时具有循环寿命长、工作温度范围宽、安全、无污染等特性，已成为本世纪最具发展前景的绿色电源。
然而，相比于锂离子电池等，超级电容器的能量密度还是比较低的（＜7Wh/kg），有待于行一步提高。
另外市售超级电容器最低使用下限温度最低仅-40℃，且低温性能差（随着使用温度的降低，电容器的比容量和能量密度逐步衰减）。
因此本项目针对超级电容器能量密度低和低温性能差的问题，提出了“高比容量多孔纳米炭”和“离子液体+有机溶剂+可耐超低温的有机共溶剂”电解液体系的最佳组配方案，解决了电极材料制备、电解液组配和电容器器件组装工艺控制问题；最终获得了能量密度大、功率密度高、可耐超低温、且循环寿命长的超级电容器体系的关键技术。
研究发现，该系列电容器可耐最低-90℃的超低温，且随着测试温度的降低，电容器的电压窗口逐渐增大，能量密度逐渐升高，-50℃时的能量密度最高。
目前该项目处于样品小批量制备阶段，并准备作为新能源汽车制动能量回收系统中储能装置的进行应用示范。
技术指标
常温用超级电容器样件：单体电压窗口≥3.5V；能量密度≥
20Wh/kg；功率密度≥10kW/kg；循环寿命大于5万次；低温（-50℃）用超级电容器样件：单体电压窗口≥3.5V；能量密度≥15Wh/kg；功率密度≥7kW/kg；循环寿命大于2万次。
成熟程度研制
应用范围能源环保、新材料
合作方式技术开发。