碳纳米管超级电容器_锂离子电池复合电源在GSM移动通讯中的应用
碳纳米管在超级电容器中的应用
碳纳米管在超级电容器中的应用在现代科技中，储存和转换电能的需求越来越高，超级电容器由于其高功率密度和长寿命等优点而备受瞩目。
其中，碳纳米管材料是超级电容器中理想的电极材料之一。
本文将从碳纳米管的结构特点、制备方法以及在超级电容器中的应用等方面进行探讨。
一、碳纳米管的结构特点碳纳米管是由若干层具有六元环结构的碳原子构成的管状结构，其直径通常在1~100纳米之间。
碳纳米管的特殊结构赋予其独特的电学、光学、力学和导热等性质，其中主要包括以下几个方面：1.良好的导电性:碳纳米管具有良好的电导率和电子迁移率，可用于制备高性能电子器件。
2.优异的力学性能:碳纳米管具有极高的模量和强度，较好的韧性和弹性，可用于制备高性能纳米机械器件。
3.优异的光学性能:碳纳米管在红外波段具有良好的透光性，可用于制备高效率的光电器件。
二、碳纳米管的制备方法目前，碳纳米管主要有化学气相沉积法、电弧等离子体放电法、激光热解法、电化学方法等多种制备方法。
这些方法各有特点，但都需要一定的设备和技术条件。
1.化学气相沉积法:该方法是通过在高温下一定气氛下沉积碳原子来制备碳纳米管，其优点是操作简便，但缺点是制备的碳纳米管质量不高。
2.电弧等离子体放电法:该方法是利用直流电弧等离子体在高温下沉积碳原子制备碳纳米管，其优点是制备出来的碳纳米管质量高，但设备复杂，成本较高。
3.激光热解法:该方法是利用激光加热碳源来制备碳纳米管，其优点是制备出的纳米管尺寸分布较小，质量高，但设备复杂，制备周期长。
4.电化学方法:该方法是通过在电解质溶液中加入碳源，利用外加电压在电极上沉积碳纳米管。
该方法简单易行，无需高温高压，但制备出的纳米管尺寸分布不均匀。
三、碳纳米管材料可用于制备超级电容器的电极材料，主要有两种方法：一种是利用碳纳米管的高表面积制备电极材料；另一种是将碳纳米管与其他电极材料复合制备电极材料。
1.利用碳纳米管的高表面积制备电极材料:碳纳米管单层结构的表面积相对较大，可以提高电极材料的活性表面积，从而提高电容器的能量密度和功率密度。
碳纳米管材料在电池制造中的应用
碳纳米管材料在电池制造中的应用碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）是一种具有独特属性的纳米材料。
它们是由碳原子组成的，呈现出一种管状结构，长约为数微米到数十微米不等，直径则为几个纳米。
碳纳米管因其高分子量、高比表面积和优异的电导率等特性，已经成为研究的热点，具有广泛的应用前景。
其中，碳纳米管材料在电池制造中的应用是非常引人瞩目的。
一、碳纳米管材料在锂离子电池制造中的应用锂离子电池是当前商业化程度最高的可充电电池之一。
碳纳米管由于其优良的导电性和高比表面积，可以作为锂离子电池的电极材料，提高电池的容量和功率密度。
研究表明，将碳纳米管作为电极材料，不仅可以提高电池初始容量，还可以减轻电极的体积膨胀和收缩，从而延长电池的寿命。
此外，碳纳米管还可以作为导电添加剂用于制备锂离子电池的电解质，提高电解液的电导率，从而提高电池的充放电效率和循环寿命。
二、碳纳米管材料在银锌电池制造中的应用银锌电池是一种常用于医疗器械和电子设备等领域的纽扣电池。
在传统的银锌电池中，锌是主要反应物，其容量较低且存在结构膨胀问题，导致电池循环一定次数后会失去活性。
近年来，研究人员发现通过添加碳纳米管可以显著提高银锌电池的容量和功率密度。
其原理是碳纳米管的高导电性和结构稳定性，能够促进电池反应的进行并减缓电极结构的膨胀和收缩。
三、碳纳米管材料在超级电容器制造中的应用超级电容器，也称为电化学双层电容器，以其高能量密度、长循环寿命和快充速度等优点备受研究者的青睐。
碳纳米管是制备超级电容器的优良材料之一。
首先，碳纳米管具有大比表面积和优异的电极化学性质，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
其次，碳纳米管还可以用于制造复合电极材料，通过改变碳纳米管的形态和结构，实现更好的电容性能。
综上所述，碳纳米管作为一种具有优异性能的新型材料，为电池制造提供了新的思路和方法。
未来，碳纳米管材料在电池制造中的应用前景十分广阔，也将为新能源和节能环保等领域的发展做出更大的贡献。
碳纳米管复合材料用于超级电容器的研究
碳纳米管复合材料用于超级电容器的研究超级电容器是目前科技领域中备受关注的一种电子器件，其具有充放电速度快、寿命长、可重复充放电等优点。
因此，它在能量存储和传输方面有着广泛的应用前景，例如在汽车、飞机等领域的能源回收和存储，以及可穿戴设备、智能家居等领域的电源供应。
然而，目前市场上的超级电容器仍存在着容量低、能量密度不足等问题，这制约了其在实际应用中的发展。
因此，如何提高超级电容器的性能和容量一直是科学家们持续研究的热点问题，而碳纳米管复合材料的应用就是其中的一种解决方案。
碳纳米管是一种直径在几纳米到数十纳米之间、长度在几微米到数千微米之间的碳纳米材料。
它具有极高的强度、导电性和热导率等优良性能，这些优点使得碳纳米管成为解决超级电容器容量低和能量密度不足的一种有效方法。
同时，构建碳纳米管复合材料还能够提高超级电容器的稳定性和循环寿命。
目前，有许多学者对碳纳米管复合材料用于超级电容器的研究展开了深入探讨。
其中，最常用的方法是将碳纳米管与活性材料组合使用制备电极。
这种方法能够在利用碳纳米管的高导电性和力学强度的同时，也提供了高表面积和更高的容量存储量。
此外，还有一些学者利用碳纳米管的三维网络结构来制备超级电容器。
这种三维网络结构具有高比表面积、良好的电子传输性和电容能力等特点，可大大提高超级电容器的性能。
除此之外，我们还能够探讨到碳纳米管复合材料提高超级电容器性能的其它可能性。
例如，应用生物体系、多孔碳和二维材料构建复合电容器等。
这些方法所依赖的机理不同，因而也具有各自独特的优点。
总之，碳纳米管复合材料的应用为提高超级电容器的性能提供了可行的解决方案。
随着科技的飞跃和技术的进步，碳纳米管复合材料将会得到更广泛的应用，进一步推动超级电容器的发展和应用领域的拓展。
碳纳米管的具体应用
碳纳米管的具体应用碳纳米管是由碳原子组成的纳米尺寸管状结构，具有优异的物理和化学性质，因此在众多领域中具有广泛的应用前景。
本文将从电子学、材料科学、生物医学、能源领域等多个方面介绍碳纳米管的具体应用。
1. 电子学领域碳纳米管在电子学领域有着重要的应用，主要体现在以下几个方面：（1）场效应晶体管（FET）：碳纳米管可以作为FET的通道材料，具有优异的电子输运性能，可实现高速、低功耗的电子器件。
（2）纳米电子学器件：碳纳米管可以用于制备纳米电子学器件，如纳米电极、纳米线和纳米电容器等，用于构建超高密度的集成电路。
（3）柔性电子学：碳纳米管具有优异的柔性性质，可以用于制备柔性电子学器件，如柔性传感器、柔性显示器等，为可穿戴设备和可弯曲电子设备提供了新的可能性。
2. 材料科学领域碳纳米管在材料科学领域有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：（1）复合材料增强剂：碳纳米管可以作为一种优秀的增强剂，加入到金属、陶瓷或聚合物基体中，可以显著提高材料的力学性能和导电性能。
（2）催化剂载体：碳纳米管具有大比表面积和良好的导电性质，可作为催化剂的载体，提高催化反应的效率和选择性。
（3）锂离子电池负极材料：碳纳米管具有高比表面积和良好的电子传导性能，可作为锂离子电池负极材料，具有高容量和长循环寿命等优点。
3. 生物医学领域碳纳米管在生物医学领域有着广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：（1）药物传递：碳纳米管可以作为药物的载体，通过调控其表面性质和内部结构，实现药物的控释和靶向传递，提高药物治疗的效果。
（2）生物传感器：碳纳米管具有高比表面积和优异的电化学性能，可以用于制备生物传感器，实现对生物分子的灵敏检测和诊断。
（3）组织工程：碳纳米管可以作为支架材料用于组织工程，促进细胞生长和组织修复，具有重要的临床应用前景。
4. 能源领域碳纳米管在能源领域有着重要的应用，主要体现在以下几个方面：（1）锂离子电池：碳纳米管可以作为锂离子电池的电极材料，具有高比表面积和优异的电导率，可提高电池的能量密度和循环寿命。
碳纳米管材料在锂离子电池中的应用研究
碳纳米管材料在锂离子电池中的应用研究一、引言锂离子电池是一种重要的电化学装置，广泛应用于移动电子设备、电动汽车、太阳能电池等领域。
然而，锂离子电池在长时间的充放电循环中容易出现容量衰减、安全问题等，严重制约了锂离子电池的应用范围和续航能力。
碳纳米管材料因其优异的电化学性能、高比表面积、优良的机械性能、热稳定性等特点，在锂离子电池中得到了广泛的应用。
本文将从碳纳米管材料的结构和性质出发，介绍碳纳米管材料在锂离子电池中的应用研究进展，同时探讨碳纳米管材料在锂离子电池中的前景和挑战。
二、碳纳米管的结构与性质碳纳米管(CNTs)是一种由碳原子构成的纳米管状结构，具有极高的比表面积、优异的导电性和导热性、高强度、优良的化学稳定性等特性。
根据多壁CNTs的层数、单壁CNTs的直径和结晶方式的不同，碳纳米管可以分为多种类型，如单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)、氮化碳纳米管(CNxNTs)等。
其中，单壁碳纳米管由于其单层的球形碳结构，导致其具有高比表面积和优异的导电性和电化学性能，成为深受研究者推崇的一种碳纳米材料。
三、碳纳米管材料在锂离子电池中的应用（一）碳纳米管作为锂离子电池负极材料的研究碳纳米管作为锂离子电池负极材料具有许多优异的性质，如高比表面积、优良的导电性、高的承载能力、优良的电化学稳定性，这使得碳纳米管在锂离子电池负极材料研究中具有广阔的应用前景。
1.单壁碳纳米管作为锂离子电池负极材料单壁碳纳米管作为锂离子电池负极材料具有很多的优点，如高比表面积、低电极极化、快速的电子传输、高的储存容量等。
Kim 等人研究发现，SWCNTs纳米材料可以有效缓解电极材料在充放电过程中的容量损失和安全问题，改善了电极材料的循环性能和容量保持率，为锂离子电池的高能密度和长循环寿命提供了有力的保障。
Jia等人通过对多种单壁碳纳米管结构的比较，发现对外围的羟基基团和其载体模板材料的改变，可以显著地调控单层纳米管结构中的空间结构、纵向空隙和表面物理化学性质，并为锂离子电池电极材料的设计提供了新的思路。
碳纳米管的应用领域 -回复
碳纳米管的应用领域-回复碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）作为一种具有特殊结构和性能的纳米材料，具有广泛的应用潜力。
本文将围绕碳纳米管的应用领域展开，逐步介绍其在电子技术、材料科学、药物输送、能源存储等领域的重要应用。
第一部分：碳纳米管在电子技术中的应用碳纳米管由于其优异的导电性能和纳米级尺寸大小，使得它在电子技术领域有广泛的应用前景。
首先，碳纳米管可以用作高性能晶体管的替代材料。
由于碳纳米管具有高电子迁移率、小通道长度和优异的开关能力，因此可以用来制造更小、更快、更有效的晶体管。
其次，碳纳米管还可以用于制造柔性电子设备，比如柔性显示屏和可穿戴电子产品。
由于其高韧性和优异的电子性能，碳纳米管可以实现电子器件在弯曲或拉伸时不损坏，并且可以以更小、更轻的形式集成到各种非传统载体上。
第二部分：碳纳米管在材料科学中的应用碳纳米管具有柔韧性、高强度和低密度等优异的力学性能，使得它们在材料科学领域有着广泛的应用。
首先，碳纳米管可以用作增强材料，用于制造高性能复合材料。
将碳纳米管作为添加剂掺入到基础材料中，可以显著提高材料的力学性能，如抗拉强度、硬度和耐磨性等。
其次，碳纳米管还可以用于制造导电或发光的材料。
由于其优异的导电性和发光性能，碳纳米管可以用来制造传感器、光电器件和光子晶体等。
第三部分：碳纳米管在药物输送中的应用碳纳米管具有大比表面积和可调控的孔隙结构，使其成为理想的药物输送载体。
首先，碳纳米管可以用来包裹药物分子，并在体内传递药物。
由于其独特的管状结构，碳纳米管可以通过内部或外部修饰来调控药物的释放速率和靶向性，从而实现对药物的高效率输送和控制释放。
其次，碳纳米管还可以用于肿瘤治疗。
碳纳米管可以通过改变其表面性质或修饰其上的靶向配体，实现对肿瘤细胞的特异性识别和靶向治疗。
第四部分：碳纳米管在能源存储中的应用由于其独特的电化学性质，碳纳米管在能源存储领域有着巨大的潜力。
首先，碳纳米管可以用作电池材料，如锂离子电池、超级电容器和可重复使用电池。
碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展 (1)
万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展作者：吴锋， 徐斌， WU Feng， XU Bin作者单位：吴锋,WU Feng(北京理工大学,化工与环境学院,国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081)， 徐斌,XU Bin(北京理工大学,化工与环境学院,国家高技术绿色材料发展中心,北京,100081;防化研究院,北京,100083)刊名：新型炭材料英文刊名：NEW CARBON MATERIALS年，卷(期)：2006,21(2)被引用次数：10次参考文献(63条)1.Burke A Ultracapacitor:why,how,and where is the technology[外文期刊] 20002.Nishino A Capacitors:operating principles,current market and technical trends[外文期刊] 19963.Soavi F New trends in electrochemical supercapacitors[外文期刊] 2001(1-2)4.Nomoto S.Nakata H.Yoshioka K Advanced capacitors and their application[外文期刊] 20015.Arbizzani C.Mastragostino M Principles and applications of electrochemical capacitors[外文期刊] 20006.Robert A H Supercapacitors and electrochemical pulse sources[外文期刊] 20007.Chu A.Braatz P Comparison of commercial supercapacitors and high-power lithium-ion batteries for power-assist applications in hybrid electric vehicles I.Initial characterization[外文期刊] 20028.Faggioli E.Rena P.Danel V Supercapacitors 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碳纳米管的应用
碳纳米管的主要应用⑴超级电容器：碳纳米管用作电双层电容器电极材料。
电双层电容器既可用作电容器也可以作为一种能量存储装置。
超级电容器可大电流充放电，几乎没有充放电过电压，循环寿命可达上万次，工作温度范围很宽。
电双层电容器在声频、视频设备、调谐器、电话机和传真机等通讯设备及各种家用电器中均可得到广泛的应用。
作为电双层电容器的电极材料，要求该材料结晶度高、导电性好、比表面积大，微孔大小集中在一定的范围内。
而目前一般用多孔炭作电极材料，不但微孔分布宽(对存储能量有贡献的孔不到30%)，而且结晶度低、导电性差，导致容量小。
没有合适的电极材料是限制电双层电容器在更广阔范围内使用的一个重要原因。
碳纳米管比表面积大、结晶度高、导电性好，微孔大小可通过合成工艺加以控制，因而是一种理想的电双层电容器电极材料。
由于碳纳米管具有开放的多孔结构，并能在与电解质的交界面形成双电层，从而聚集大量电荷，功率密度可达8000W/kg。
其在不同频率下测得的电容容量分别为102F/g(1Hz) 和49F/g(100Hz)。
⑵催化剂载体：碳纳米管材料比表面积大，表面原子比率大(约占总原子数的50%) ，使体系的电子结构和晶体结构明显改变，表现出特殊的电子效应和表面效应，如气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍，负载催化剂后可极大提高催化剂的活性和选择性。
碳纳米管作为纳米材料家族的新成员，其特殊的结构和表面特性、优异的储氢能力和金属及半导体导电性，使其在加氢、脱氢和择型催化等反应中具有很大的应用潜力。
碳纳米管一旦在催化上获得应用，可望极大提高反应的活性和选择性，产生巨大的经济效益。
⑶储氢材料：吸附是气体吸附质在固体吸附剂表面发生的行为其发生的过程与吸附剂固体表面特征密切相关。
对于纳米粒子的吸附机理，目前普遍认为：纳米碳管的吸附作用主要是由于纳米粒子碳管的表面羟基作用。
纳米碳管表面存在的羟基能够和某些阳离子键合，从而达到表观上对金属离子或有机物产生吸附作用。
碳纳米管在超级电容器中的应用与优化研究
碳纳米管在超级电容器中的应用与优化研究超级电容器作为一种新型储能设备，具有高能量密度、良好的快速充放电性能和长寿命等特点，在能源储存和供应系统中具有广泛的应用前景。
而碳纳米管作为一种特殊的碳材料，在超级电容器的应用中展现出了独特的优势和潜力。
本文将着重研究碳纳米管在超级电容器中的应用及其优化方法，并探讨其发展趋势。
首先，碳纳米管在超级电容器中的应用可以大大提升其性能。
由于碳纳米管具有优异的导电性能和大比表面积，可以提高超级电容器的能量存储密度和功率密度。
碳纳米管的导电性能优于传统的碳材料，因为其结构中的π键和sp2杂化轨道可形成电子的共轨道，从而实现高效的电子传输。
此外，碳纳米管的大比表面积可提供更多的活性表面，使得储存和释放电荷的速度更快，充放电效率更高。
其次，为了进一步优化碳纳米管在超级电容器中的应用，研究者们进行了许多相关的研究工作。
一种常见的优化方法是修改碳纳米管的表面性质，如通过化学修饰、功能化修饰等手段，改变碳纳米管的电子亲和性和离子亲和性，从而提升其电容性能。
此外，为了解决碳纳米管表面存在的强烈的水分子吸附问题，可以采用氧化改性的方式降低表面亲水性，并提高超级电容器的储能性能。
除了表面修饰外，碳纳米管的形貌和结构也是优化超级电容器性能的关键因素之一。
研究表明，具有较长和细小直径的碳纳米管更有利于电荷的储存和传输。
因此，通过调控炭纳米管的尺寸和形貌，可以实现电容性能的进一步提升。
例如，可以采用化学气相沉积法控制碳纳米管的大小和数量，并同时优化其结构，以增强材料的电荷储存能力。
此外，碳纳米管复合材料也是超级电容器优化研究的热点之一。
通过将碳纳米管与其他功能材料结合，如金属氧化物、导电高分子等，可以实现电容性能的协同增强。
这种复合材料不仅可以提高超级电容器的导电性和储能性能，还可以增加电容器的机械强度和耐久性。
例如，将碳纳米管掺杂进金属氧化物阳极材料中，可以增加电容器的比电容和能量密度。
碳纳米管 用途
碳纳米管用途
碳纳米管是一种纳米级的碳材料，具有许多独特的物理和化学性质，因此在许多领域有着广泛的应用。
以下是一些碳纳米管的常见用途：1. 纳米电子学：碳纳米管可以用作高性能的纳米电子器件的构建材料，例如晶体管、场效应晶体管、透明导电薄膜等。
2. 纳米材料增强：碳纳米管可以增强金属、聚合物等材料的力学性能，使其具有更高的强度和刚度。
这种增强效果使其在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用。
3. 电池和超级电容器：碳纳米管可以用作电极材料，用于制造高能量密度和高功率密度的电池和超级电容器。
4. 催化剂载体：由于碳纳米管具有大比表面积和优良的导电性，因此可以用作催化剂的载体，用于催化反应中的催化剂固定和增加反应速率。
5. 生物医学应用：碳纳米管具有良好的生物相容性和荧光性能，可以用于生物成像、药物传递、组织工程等生物医学应用。
6. 传感器：碳纳米管可以用于制造高灵敏度的传感器，例如气体传感器、生物传感器等。
7. 纳米电缆：由于碳纳米管具有优秀的电导性能，可以用作纳米尺度的电缆，用于电子器件的互连。
总体而言，碳纳米管的应用潜力非常广泛，涵盖了电子学、材料科学、能源、生物医学等多个领域。
随着技术的进一步发展，碳纳米管的应用前景将不断拓展。
碳纳米管在锂离子电池中的应用研究
碳纳米管在锂离子电池中的应用研究在如今这个人类普遍使用电子设备的时代，锂离子电池是不可或缺的一个组成部分。
在锂离子电池中，电解质和电极材料是至关重要的。
在此，我们将重点讨论电极材料中碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）的应用。
一、碳纳米管的介绍碳纳米管是由碳原子在长度方向上形成的中空圆柱体，其直径可以在几纳米至几十纳米之间变化。
碳纳米管分为单壁碳纳米管与多壁碳纳米管两种。
碳纳米管有很强的机械强度、尺寸稳定性和高导电性，这些特性使得碳纳米管在电化学领域中有着广泛的应用，如在锂离子电池中的应用、电化学传感器中的应用等。
二、碳纳米管在锂离子电池中的应用制备碳纳米管复合材料能够提高锂离子电池的性能。
碳纳米管的应用可以通过分散在电极材料中或涂覆在电极材料上来实现。
与传统电极材料相较而言，碳纳米管复合材料在锂离子电池中的应用具有以下优势：1. 碳纳米管具有高导电性、高机械强度和高化学惯性，这些特性有助于改善电极材料的表面活性，从而提高电极材料的循环稳定性和容量特性。
2. 碳纳米管复合材料可以改善电极材料的导电性，使其更易于电子传输。
此外，由于碳纳米管的高比表面积，材料中更容易存在锂离子扩散，因此具有更高的离子传输性能。
基于上述好处，碳纳米管已经被广泛应用于锂离子电池中，如在锂离子电池的电极材料中作为添加剂，以改善电极材料的性能。
三、结论总的来说，碳纳米管在锂离子电池中的应用研究越来越深入。
这些研究不仅可以改善电极材料性能，而且可以改进电池的循环稳定性和容量特性。
伴随着碳纳米管的不断发展和研究，我们相信碳纳米管在电池领域中将会有更广泛的应用前景。
碳纳米管在电池中的应用研究
碳纳米管在电池中的应用研究随着全球能源需求的不断增长，人们对发展高效、环保的能源存储技术的需求也越来越迫切。
电池作为一种重要的能源存储设备，其性能的提升对于未来能源转型具有重要意义。
近年来，碳纳米管作为一种新型的纳米材料，被广泛研究和应用于电池领域，其独特的物理化学特性使其成为电池性能优化的重要工具。
首先，碳纳米管具有极高的导电性和导热性。
由于其管状结构和高度结晶的特性，碳纳米管具有很好的电子传导性能，因此可以作为电池正负极材料的加强剂。
以锂离子电池为例，将碳纳米管与锂离子电池常用的正极材料氧化物进行复合改性，可以有效提高电极材料的电子传导性，从而提高电池的充放电效率和循环寿命。
同时，碳纳米管具有良好的导热性能，可以有效分散电池中产生的热量，提高电池的散热效果，避免电池过热导致的安全隐患。
其次，碳纳米管具有较高的比表面积和孔隙结构。
碳纳米管具有纳米级的直径和长长的管状结构，使其比表面积非常大。
利用其高比表面积，可以将更多的活性材料负载到碳纳米管上，从而提高电极材料的储能能力。
此外，碳纳米管还具有丰富的孔隙结构，使其能够有效地嵌入、释放和扩散电池中的离子，提高电池的充放电速率和容量。
这使得碳纳米管在锂离子电池、超级电容器等储能设备中具有广阔的应用前景。
此外，碳纳米管还具有良好的机械性能和化学稳定性。
由于碳纳米管具有极高的力学强度和柔韧性，可以有效抑制电池材料的体积膨胀和收缩，减少电池在循环充放电过程中的结构破坏和容量衰减。
同时，碳纳米管还具有优异的化学稳定性，在高温、高压等恶劣环境下具有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力，从而使电池具有更长的使用寿命和更稳定的性能。
最后，碳纳米管还具有良好的可再生性和可回收性。
由于碳纳米管是一种天然的碳基材料，可以通过碳循环技术进行再利用。
碳纳米管可以通过氧化、还原等方法进行材料再生和制备，从而实现电池材料的回收和再生利用。
这种可再生性和可回收性不仅符合可持续发展的原则，还可以降低电池制造和废弃的环境负荷，为建设可持续的能源未来贡献力量。
碳纳米管有什么用途
碳纳米管有什么用途碳纳米管是由碳原子构成的一种纳米级管状结构物质。
它的独特物理性质使得碳纳米管在多个领域具有广泛的应用前景。
以下是关于碳纳米管的用途的详细说明：1. 纳米电子学：碳纳米管具有优异的电子输运性能，可以用作高性能电子器件的绝佳材料。
它们可以用于制造超薄和高速的晶体管、场效应晶体管和透明导电薄膜等。
因为碳纳米管是单层或多层的碳原子排列成管状结构，其载流子的运动速度非常快，因此适合用于高速电子器件。
2. 光电子学：碳纳米管能够用作吸收和发射光的材料。
它们的光学性质可调并且广泛范围，适用于光传感器、光控制器件和高效能光伏器件等领域。
此外，碳纳米管还可用于制造柔性显示器件，因为它们具有高度柔韧性和可弯曲性。
3. 材料增强：由于碳纳米管具有极高的机械强度和刚度，它们可以用作增强材料添加剂，以提高复合材料的力学性能。
将纳米碳管添加到聚合物、陶瓷和金属基体中，可以显著提高材料的强度、刚度和耐磨性。
这些增强的材料可以广泛应用于航空航天、汽车工业、体育用品制造等领域。
4. 储能设备：碳纳米管具有高比表面积和良好的电化学性能，可以用于制造高能量密度和高性能的储能设备，如锂离子电池和超级电容器。
将碳纳米管用作电极材料可以提高储能器件的能量存储和电荷传输效率。
5. 医疗应用：碳纳米管在医学领域具有广泛的应用潜力。
它们可以用作药物传输载体，用于传送药物到特定部位的治疗。
此外，碳纳米管还可以用于生物传感器，用于检测和监测生物标志物，如蛋白质和DNA，以便进行早期疾病诊断和治疗。
总结起来，碳纳米管具有多领域的应用潜力。
它们在纳米电子学、光电子学、材料科学、能源领域和医疗技术等领域都有重要的作用。
随着技术的不断发展和深入研究，碳纳米管的应用前景将不断拓展，并为我们生活的各个方面带来更多创新和进步。
碳纳米管在超级电容器中的应用-（准最终版）
碳纳米管在超级电容器中的应用研究现状及进展——战略中心调研课题2007年5月31日 调研的内容目录一、碳纳米管技术研究进展二、超级电容器的应用研究现状及进展三、超级电容器的工作原理四、超级电容器各种电极材料研究的进展及现状五、碳纳米管超级电容器的优缺点六、碳纳米管及其复合物作为超级电容器电极材料研究进展及现状七、超级电容器与电池的复合电源的研究进展、现状和应用八、碳纳米管超级电容器国内外研究机构简况九、碳纳米管超级电容器国内外专利情况一、碳纳米管技术研究进展过去的l5年见证了世界范围内碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)技术的高速发展。
从1991年Iijima发现碳纳米管结构以来，各国的研究机构在碳纳米管的合成、表征、应用等方面表现出浓厚的兴趣，并进行了卓有成效的探索。
碳纳米管可以看成是石墨薄片沿固定矢量(手性矢量Ch)方向卷曲而成的封闭管。
若令a1 和a2为石墨单胞基矢，则有Ch=ma1+na2，由此确定的m、n整数直接决定了碳纳米管的结构参数(直径和手性)。
根据(m，n)不同，即使是直径相近的碳纳米管也会由于手性不同而表现为不同的金属性或半导体性。
研究表明，当(m—n)可以被3整除时，碳纳米管将表现为金属性，对应子较宽的能带隙；反之，则将表现为半导体性，对应较窄的能带隙。
另一方面，即使同为半导体性的碳纳米管，直径的不同也会导致能带隙宽度的差异(成反比例)。
因此可以说，碳纳米管是具有无限多种可能的结构类型的碳“分子”，对应无限多种的物理性质。
图l(a)给出了碳纳米管的蜂巢结构，其中al、a2为基矢。
沿m，n整数为(8，8)、(8，O)、(10，-2)折叠石墨片层可分别获得扶椅型(armchair，图l(b))、之字型(zigzag，图l(c))、手性型(chiral，图l(d))碳纳米管。
按照管壁层数，碳纳米管叉可分为单壁碳纳米管(Single Wal1 Carbon Nanotubes，SWNTs)和多壁碳纳米管(Multiple Wall Carbon Nanotubes，MWNTs)。
纳米碳材料在超级电容器中的应用
纳米碳材料在超级电容器中的应用随着科技的飞速发展，人们对高效能源存储设备的需求日益增加。
而超级电容器作为一种新兴的能量存储设备，以其高能量密度、长寿命和快速充放电速度等优势，引起了广大研究者的兴趣。
在超级电容器的发展过程中，纳米碳材料的应用起到了至关重要的作用。
在前些年，超级电容器主要采用活性材料作为电极材料，如活性碳和金属氧化物等。
这些材料具有较高的比表面积和电化学活性，能够提供更多的电荷储存空间。
然而，它们的储能密度相对较低，无法满足人们对高能量密度电子器件的需求。
随着纳米技术的进步，纳米碳材料成为超级电容器领域的研究热点。
纳米碳材料的特殊结构和优异性能，使其成为理想的电极材料。
首先，纳米碳材料具有极高的比表面积。
纳米碳材料的结构可以提供大量的储能表面，使得电荷可以在其表面存储和释放。
其次，纳米碳材料具有出色的导电性能。
由于其结构的特殊性，纳米碳材料可以有效地传递电子和离子，提高电容器的充放电速度。
此外，纳米碳材料还具有优异的化学稳定性和机械强度，能够增强电容器的循环寿命和耐久性。
纳米碳材料的应用在超级电容器领域可以大致分为两个方向：一是直接制备纳米碳材料电极；二是将纳米碳材料与其他材料复合制备电极。
对于直接制备纳米碳材料电极而言，主要方法是通过碳纳米管、石墨烯和纳米多孔碳等材料的制备。
碳纳米管是一种以碳元素为主要成分的纳米材料，具有椭圆形断面和管状结构。
石墨烯是由单层碳原子组成的二维平面结构。
纳米多孔碳材料则具有高度的孔隙结构和大比表面积。
将这些纳米碳材料用于超级电容器的电极可以大大增加电极材料的比表面积，提高储能能力。
同时，通过调控纳米碳材料的孔径大小和孔隙结构，可以进一步增强电容器的离子扩散速率，提高充放电速度。
而对于纳米碳材料与其他材料的复合制备电极，目前较为常见的是纳米碳材料与金属氧化物、导电高分子等的复合。
将纳米碳材料与金属氧化物复合，可以利用金属氧化物的高比容量和纳米碳材料的高导电性，实现双电层和伪电容储能机制的协同作用，提高超级电容器的储能密度。
纳米材料在超级电容器中的应用教程
纳米材料在超级电容器中的应用教程超级电容器作为一种新型的电能存储装置，由于其高能量密度、高功率密度以及长寿命的特点，被广泛应用于电动车辆、可再生能源储存和电子设备等领域。
而纳米材料作为超级电容器中的关键组成部分，在提高超级电容器性能方面发挥着重要的作用。
本篇文章将从纳米材料的选材、制备以及应用等方面，为大家详细介绍纳米材料在超级电容器中的应用。
一、纳米材料选材在选择纳米材料时，需要考虑其导电性、比表面积和电容特性等因素。
常用的纳米材料包括碳纳米管、氧化物纳米材料和金属纳米材料等。
1.碳纳米管：碳纳米管具有优异的导电性和机械性能，可以用作超级电容器的电极材料。
碳纳米管具有高比表面积，能够提供更多的电极-电解质界面，提高电极材料的电容量。
2.氧化物纳米材料：针对电解质的选择，可以利用氧化物纳米材料，如氧化铝、氧化锌等。
这些氧化物纳米材料具有良好的电化学性能和可调控的表面性质，可以提高超级电容器的电容量和循环稳定性。
3.金属纳米材料：金属纳米材料在超级电容器中可以用作电极材料，如银纳米颗粒、镍纳米线等。
金属纳米材料具有高的电导率和可调控的结构特点，能够提高电极材料的电导率和电荷传输性能。
二、纳米材料制备在超级电容器中，纳米材料的制备对超级电容器的性能和稳定性具有重要影响。
以下介绍几种常见的纳米材料制备方法。
1.碳纳米管的制备：碳纳米管可以通过化学气相沉积、碳热还原等方法制备。
化学气相沉积是较常用的碳纳米管制备方法，通过在催化剂表面沉积碳源来生长碳纳米管。
2.氧化物纳米材料的制备：氧化物纳米材料可以通过溶液法、气相法等方法制备。
其中，溶液法是较常用的制备方法，通过调节溶液中的反应条件，如温度、溶剂等，来控制氧化物纳米材料的形貌、大小和晶体结构。
3.金属纳米材料的制备：金属纳米材料可以通过溶液法、溅射法、电化学沉积等方法制备。
其中，溶液法是较常用的制备方法，通过在溶液中加入金属盐和还原剂，控制反应条件来制备金属纳米材料。
碳纳米材料在超级电容器中的应用研究
碳纳米材料在超级电容器中的应用研究随着科学技术的不断发展，人类对能源存储和转换的需求越来越迫切，特别是在可再生能源的推动下。
超级电容器作为一种高效的能量储存和释放装置，正逐渐成为人们关注的焦点。
而碳纳米材料作为一种新兴的材料，其在超级电容器中的应用研究引起了广泛的关注和兴趣。
超级电容器，也被称为电化学电容器或电化学超级电容器，是一种能储存、释放和回收能量的装置。
相对于传统的电池，超级电容器具有快速充放电速度、循环寿命长、高功率密度和较高的能量密度等优势。
这使得超级电容器成为一种重要的能量储存和传输方式，在诸多领域中得到广泛应用。
碳纳米材料作为一种理想的电极材料，其在超级电容器中的应用潜力被广泛研究和讨论。
首先，碳纳米材料具有良好的导电性和导电特性。
其内部具有丰富的孔隙结构和大量的表面积，可以提供更多的电荷储存和传输通道。
其次，碳纳米材料具有良好的化学稳定性和机械强度，能够承受长时间的充放电循环，并保持良好的电容性能。
此外，碳纳米材料具有可调控的孔隙结构和比表面积，可以通过不同的制备方法和材料改性来实现对超级电容器性能的调控和优化。
针对碳纳米材料在超级电容器中的应用研究，学术界和工业界进行了广泛的研究。
其中，石墨烯是碳纳米材料中应用最广泛的一种。
石墨烯具有单原子厚度、高比表面积和优异的导电性能等特点，使其成为一种理想的超级电容器电极材料。
研究人员通过改变石墨烯的层数和形态，调控其孔隙结构和电化学活性，进一步提高了超级电容器的性能。
另外，碳纳米管、炭黑和碳纤维等碳纳米材料也被广泛探索和研究，以期进一步提高超级电容器的性能。
除了碳纳米材料本身的研究外，超级电容器的其他关键技术也是研究的热点。
例如，电解质的选择和优化、电极材料的界面设计和改性、电极结构的优化等都对超级电容器的性能有重要影响。
研究人员通过改进电解质的离子传输性能和电极材料的界面特性，进一步提高了超级电容器的能量密度和功率密度。
值得一提的是，碳纳米材料在超级电容器中的应用研究不仅局限于基础科学研究，还涉及到工业应用。
高性能纳米碳材料在超级电容器中的应用
高性能纳米碳材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种能够高效存储和释放电能的电子器件，具有容量大、充放电速度快、循环寿命长等特点，被广泛应用于电动汽车、可再生能源储能系统以及便携式电子设备等领域。
然而，目前市场上的超级电容器仍然存在能量密度较低的问题，限制了其在更广泛领域内的应用。
为了克服这一挑战，科学家们开始研究纳米碳材料作为超级电容器电极材料的应用。
首先，纳米碳材料具备优异的导电性能，这是其成为超级电容器电极材料的重要原因之一。
纳米碳材料的结构特点使之具有高度导电和导体特性，能够提供快速的电子传输路径，使得超级电容器的充放电速度得以大幅提升。
此外，纳米碳材料还具有高的比表面积，可以提供更多的电荷储存空间，从而提高电容器的容量。
可以说，纳米碳材料的导电性能是构建高性能超级电容器的关键。
另外，纳米碳材料还具备很高的化学稳定性和耐久性。
超级电容器的经历数千次的充放电循环，需要电极材料具备优秀的稳定性，以确保电容器长久可靠地工作。
纳米碳材料由于其特殊的结构和化学性质，在高电压和高电流的环境下仍能保持稳定的性能，具有很长的循环寿命。
这使得纳米碳材料成为超级电容器电极材料的理想选择。
此外，纳米碳材料还具备可调控的表面特性。
通过控制纳米碳材料的结构和官能团修饰，可以实现对材料表面的特性的调节。
这使得纳米碳材料能够更好地与电解质进行相互作用，提高电容器的能量密度。
同时，纳米碳材料的可调控表面特性还为其他功能性材料的引入提供了便利，拓展了超级电容器应用的可能性。
最后，纳米碳材料的制备方法也在不断进步，提供了更多样化的选择。
石墨烯、碳纳米管、纳米多孔碳等多种纳米碳材料的制备技术不断发展，可以根据具体需求选择合适的纳米碳材料作为电极材料。
同时，纳米碳材料的制备成本也在逐渐降低，进一步促进了其在超级电容器中的应用。
综上所述，高性能纳米碳材料在超级电容器中的应用具有广阔的前景。
其优异的导电性能、化学稳定性和可调控的表面特性，使其成为构建高性能、长寿命的超级电容器的理想选择。
碳纳米管复合材料在电容器中的应用研究
碳纳米管复合材料在电容器中的应用研究电容器是一种常用的电学元件，可以储存电荷以及产生电场。
随着科技的不断发展，电容器的性能也越来越高。
碳纳米管复合材料是一种新型的材料，具有很高的导电性和机械强度，因此在电容器领域也得到了广泛的应用。
碳纳米管复合材料的制备方法碳纳米管复合材料的制备方法有很多种，其中较为常用的方法有机械混合法、浸渍法、喷雾干燥法等。
其中，机械混合法是一种将碳纳米管和其他材料进行混合的方法。
这种方法的优点是制备简单，但同时其复合度相对较低，因此无法满足高性能电容器的需求。
浸渍法是将碳纳米管浸泡在溶液中，使其与其他材料充分混合。
这种方法可以制备出较为均匀的复合材料，但需要较长的制备时间和特定的溶液条件。
喷雾干燥法则是将碳纳米管和其他材料喷雾在一起，然后通过干燥制得复合材料。
这种方法可以快速制备高质量的复合材料，但同时也需要较高的设备和操作技术。
不同的制备方法对于复合材料的性能和应用都有一定的影响，因此需要根据具体的需求进行选择。
碳纳米管复合材料在电容器中的应用碳纳米管复合材料在电容器领域的应用主要体现在电极材料方面。
碳纳米管具有很高的导电性和机械强度，可以提高电容器的性能并增加其使用寿命。
其中，碳纳米管复合电极普遍应用于超级电容器和锂离子电池中。
超级电容器是一种具有高容量和高功率密度的电容器，可以用于储能系统和电动汽车等领域。
碳纳米管复合电极可以提高超级电容器的能量密度和功率密度，同时延长其使用寿命。
在锂离子电池领域，碳纳米管复合电极则可以提高电池的充放电速度和循环稳定性。
这种电极还可以减少锂离子电池的容量衰减，提高其循环使用寿命，因此受到广泛关注。
另外，碳纳米管复合材料还可以应用于超导电容器、储能材料等领域。
这些领域的开发具有重要的应用前景和经济价值，因此将成为碳纳米管复合材料研究的重点方向。
结论随着科技的不断进步和新材料的不断涌现，电容器领域的研究也得到了极大的发展。
碳纳米管复合材料具有很高的导电性和机械强度，在电容器领域具有重要的应用价值。
新型碳纳米管应用于超级电容器的研究
新型碳纳米管应用于超级电容器的研究超级电容器是一种能够存储和释放电荷的装置，以其高能量密度、高功率密度、长循环寿命和短充电时间的优良性能而备受关注。
然而，现有的超级电容器仍然存在存储能量密度不足、循环寿命短、成本过高等问题，限制了其在实际应用中的广泛使用。
近年来，新型碳纳米管在超级电容器领域的应用成为了研究的一个重点。
碳纳米管是由单层或多层碳原子组成的空心圆柱形结构，在电化学器件中具有较好的电极材料性能。
研究表明，碳纳米管具有卓越的导电性、化学稳定性、可调节的孔径大小和高比表面积等优异特性，因此在应用领域具有广泛的前景。
利用碳纳米管作为电极的超级电容器因其高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点而受到广泛关注。
一方面，碳纳米管的高比表面积可以提高电容器的存储能量密度。
由于碳纳米管表面积大，能够提供更多的表面吸附位和存储电荷的空间，因此可以增加电容器的存储容量。
同时，碳纳米管的小孔径也可以提高电容器的电容效率和循环寿命。
由于电容器中的电荷是在电极表面固定的，因此小孔径有利于电荷的有效固定，从而提高电荷的利用效率。
此外，小孔径还可减少电解液的扩散，延长电容器的循环寿命。
另一方面，碳纳米管的高导电性可以提高电容器的功率密度，即快速充放电能力。
碳纳米管具有较高的电子输运速度和极低的内阻，可以实现电荷的快速传输和充放电反应的高速进行。
此外，碳纳米管的高化学稳定性也可以保证电容器的长期稳定性和循环寿命。
因此，利用碳纳米管构筑超级电容器已成为研究的热点。
目前，研究者们通过多种方法制备碳纳米管电极材料，并探索了一系列电化学性能和微观结构特征。
例如，文献报导了利用碳纳米管和谷氨酸修饰的多壁纳米碳管制备超级电容器，该电容器表现出优异的电容性能和循环稳定性。
同时，也研究了在不同电解质里碳纳米管的电化学行为，以乙腈为电解质的电容器在不同电压范围内展现了不同的电化学行为。
总之，碳纳米管作为电极材料的超级电容器拥有稳定的化学性质和优异的电化学性能，是一种具有很高应用前景的能源储存技术。
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The Application of Carbon Nanotubes Based Supercapacitorin GSM Portable TelecommunicationW AN G X iao-f eng,L IA N G J i(Dep artment of M echanical Eng ineer ing T singhua Univ ersity,B eij ing100084,China)Abstract:M any applications for supercapacitors have been proposed in r ecent years.Supercapacitor s based on charg e storag e at the interface betw een a high surface ar ea carbon nanotubes electro de and a LiClO4/PC electr olyte is assembled.T he per for mance o f the capacitor depends not only on the materials used in the cells but also on the construction of the cells.Fr om a constant charge-discharge test,a capacitance of60F and ESR(Equivalent Series Resistance)of35m is obtained.Evaluatio n of capacitor per for mance by different techniques is also discussed.The perfo rmance o f CNTs(car bon nano tubes)capacito rs for hig h po wer so urces used in electronic equipment are described.Values for the specific energ y and specific pow er of0.8Wh・kg-1and0.75kW・kg-1,respectively,are demo nstr ated fo r a cell with2.5V max imum o perating vo ltag e.A hybrid pow er source co nsisting of lithium ionic battery and60F supercapacitor w as demonstrated to pow er successfully a sim ulated po w er load encountered in GSM portable com munication equipment.Key words:carbon nano tubes;supercapacitor;org anic electr olyte;lithium io nic battery;GSM(Global System fo r M obile)portable com municationEEACC:8410;6210碳纳米管超级电容器-锂离子电池复合电源在GSM移动通讯中的应用王晓峰,梁 吉(清华大学机械工程系,北京100084)摘 要:通过催化裂解法制备碳纳米管材料,以泡沫镍作为集流体制备成电极并采用L iClO4/P C为有机电解液组装成60F超级电容器,其内阻为35m ,具有0.8W h/kg的比能量以及0.75kW/kg的峰值功率密度,且在较大电流放电时,仍然保持良好的容量特性。
因而适合作为电子设备中的大电流放电电源。
本文详细探讨了超级电容器对锂离子电池GSM脉冲放电性能的改善以及复合电源系统在移动通讯领域的应用前景。
关键词:碳纳米管;超电容器;有机电解液;锂离子电池;GSM脉冲放电中图分类号:TM911;TN916 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2004)04-0547-05 电化学电容超电容器是一种介于物理电容器和蓄电池之间的新型储能装置,其电容值是传统电容的20～200倍,集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身。
超电容器和蓄电池并联匹配组成的复合电源很好地满足了一些系统对能量和功率的要求。
电化学电容器根据储能机理的不第27卷 第4期2004年12月电 子 器 件Chinese Journal of Electro n DevicesV ol.27 No.4Dec.2004收稿日期:2004-06-15作者简介:王晓峰(1974-),男,助理研究员,主要研究方向是超级电容器,x fw@m ail.tsing 。
同主要分为建立在界面双电层基础上的碳基电化学双层电容器以及建立在氧化还原的法拉第假电容基础上的过渡金属氧化物或聚合物超电容器等等[1,2]。
当作为第一类导体的电极与第二类导体的电解质溶液接触时,为达到系统的电化学平衡,电荷在电极和电解质的界面之间自发的分配形成双电层。
充电时则在电极/溶液界面发生电子和离子或偶极子的定向排列,形成双电层电容并达到保存能量的目的。
电化学双电层电容(EDLC)之所以能获得大的比电容是因为双电层电容器的极板由高比表面积碳材料构成,其具有极大的有效比表面积A(500～1500m2/cm3)。
据推算高比表面积碳材料表面应该具有20到100 F/cm2的比电容,具体的数值与电极以及溶液的性质有关,高比表面碳材料表面的双电层电容与材料表面积在一定程度上成正比关系。
大量研究还证明,在高比表面积碳材料表面起关键作用的是微米范围的中孔,而非纳米范围的微孔,因此进一步提高材料容量的关键是优化材料的孔径分布。
总之,碳材料的性质是决定电化学双电层电容性能的关键,其中最为重要的几个影响因素为电极材料的表面积和粒径分布,电化学稳定性以及电导率等[1]。
经过研究满足要求的碳材料有活性炭,碳纤维,碳气溶胶以及某些有机物,如聚合物的炭化产物[3～6]等等。
碳纳米管(carbon nanotubes简称为CNT s)作为一种新型的纳米材料。
由于其独特的中空结构和纳米尺寸,其巨大的比表面积和良好的导电性,碳纳米管被认为是超级电容器的理想候选材料[7～9]。
由于基于碳纳米管的电极的微孔是由交互缠绕的碳纳米管形成的网状结构,所以,用碳纳米管制备的超级电容器具有优于一般活性炭的比表面利用率和功率特性。
本文通过催化裂解法制备碳纳米管材料,并采用泡沫镍作为基体制备成电极和有机电解液组装了60F超级电容器。
这电容器具有0.8Wh/kg的能量密度和0.75kW/kg 的峰值比功率。
因而在满足高功率放电的电子设备等领域具有潜在的应用前景。
本文还初步探讨了碳纳米管超级电容器对锂离子电池GSM脉冲放电性能的改善以及复合电源系统在移动通讯领域的应用前景。
1 实验1.1 实验仪器CHI608A电化学工作站、Arbin超电容器综合测试系统。
1.2 电容器材料的选择和制备1.2.1 有机电解液体系的选择超级电容器单体的最大工作电压决定于电解液的分解电压。
与KOH,H2SO4为代表的无机电解液相比,有机电解液普遍具有2.3V以上的工作电压。
采用有机电解液体系的超级电容器除具有稳定的电化学性能之外还具有较高的能量密度。
在选择有机电解液时,还应注意选取电导率较高的有机电解液,以保证电容器具有较高的功率密度,因此,本文选取1M(M=m ol/L)LiClO4/ (propylene car bonate)丙稀碳酸脂体系作为超级电容器电解液。
室温条件下,该电解液的电导率为0.0056S/cm,最大分解电压为2.5V。
1.2.2 超级电容器碳纳米管电极材料的制备超级电容器在高电压条件下的稳定性取决于PC电解液是否发生电化学分解,而PC的分解电位和稳定程度则与碳纳米管表面的含氧功能团,例如羧基和醌基功能团的性质和含量密切相关。
事实证明含氧功能团含量较低的碳纳米管材料能够在不同电位条件下表现出良好的电化学稳定性,因此本文采用本实验室制备的含有较低表面功能团的普通多壁碳纳米管作为超级电容器的电极材料。
具体制备方法为:在NiO/(SiO2,Al2O3)催化剂条件下,采用C3H6为碳源气体。
首先使用高纯N2排空反应石英管内的空气,升温至500℃时,关闭N2并通入H2。
此时以H2作为还原催化剂,而获得高活性催化剂Ni单质再继续升温至700℃,碳源气体在高温和催化剂作用下裂解,以便在催化剂表面生长,获得碳纳米管。
把得到的碳纳米管在浓硝酸中加热沸腾回流处理0.5h,再经蒸馏水清洗并干燥后,进行2m in的球磨处理,作为超级电容器电极的制备料。
1.2.3 碳纳米管电极及其超电容器的制备称取适量的碳纳米管,加入少量的去离子水将其润湿,随后加入60%w t的PT FE稀释液,进行剪切搅拌。
将粘稠状的浆料放入烘箱进行干燥,待半干状态后取出,在对辊机上压成厚度为0.3mm左右的薄膜。
将烘干后的电极片在油压机上压到泡沫镍集流体上。
采用无纺布作为隔膜材料,将压后的电极片和隔膜分别放入1m ol LiClO4/PC电液中浸泡并组装成模拟电容器,电极面积为1.8cm2。
在整个电容器组装过程都需在充满氩气的手套干燥箱中进行。
对制成的纽扣548 电 子 器 件 27卷式电容器进行双电极循环伏安实验,以考察酸处理前后碳纳米管电极在有机电解液中,0～2.5V 电位范围内的电化学反应可逆性及其容量特性。
将粘稠状的浆料刮涂在多孔泡沫镍集流体上制备成碳纳米管电极,待将电极烘至半干后,使用大型对辊机对其碾压整形,然后再次对其烘干至恒重,即水分完全挥发状态。
待焊接集流体后,将20对电极与无纺布隔膜依次叠加而制成电容器内芯。
然后把内芯放入不锈钢外壳并焊接电极端子和上完盖,再次进行真空烘干,烘干后的电容器移至干燥惰性氩气气氛中进行负压注液,最后将注液口密封后完成小型碳纳米管电容器的组装工作。
此时,电容器重量为63g 。
电容器内部结构图如图1所示。
采用Ar bin 超级电容器测试系统对小型电容器进行双电极大电流循环伏安实验,考察它在一定电压范围内的电化学反应可逆性;另采用0.5～10A 恒定电流对其进行充放电以测量电容器的能量密度和功率密度。
再将锂离子电池与碳纳米管超级电容器组(两只串连)并联,组成复合电源并考察其GSM 脉冲充放电特性,复合电源的电路示意图如图2所示。
图1 碳纳米管超级电容器内部结构图图2 超级电容器复合电源工作原理图2 实验结果与讨论2.1 碳纳米管电极材料的电化学特性根据碳基电容器的储能原理,在电极的工作电势窗内,理想的碳基超电容的循环伏安曲线应该呈现标准的对称矩形曲线。