碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展
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。
炭材料在超级电容器中的应用研究
炭材料在超级电容器中的应用研究随着能源需求的不断增加，寻找一种足够高效和持久的能源储存方案变得愈发重要。
超级电容器因其高功率密度、长寿命、低内阻等特点一直备受关注。
然而，制造成本和能量密度限制了超级电容器的应用。
为了克服这些限制，许多研究人员开始探索使用新材料制造电极来提高超级电容器的能量密度。
其中，炭材料的应用已经成为了一种具有潜力的解决方案。
炭材料在超级电容器中的应用由来已久。
早在20世纪80年代，科学家们就开始探索炭材料在电极中的应用。
然而，此时的炭材料几乎都是天然炭，制备成本高昂，难以实现大规模应用。
随着科技的进步，特别是以石墨烯和碳纳米管为代表的二维炭材料的研究突破，炭材料在超级电容器中的应用再次受到关注。
二维炭材料在超级电容器中的应用较为广泛。
这些材料因其高比表面积，提供了更多的储能空间，因此被认为是提高电容器能量密度的潜在解决方案。
二维炭材料有许多种，如石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、石墨烯氧化物等，其中最为常见和热门的是石墨烯。
石墨烯的应用范围广泛。
石墨烯的特殊结构使其具有许多优异的性质，如高导电率、高电子迁移速率、高比表面积等。
更重要的是，石墨烯的化学稳定性很高，几乎不受腐蚀。
这些性质使石墨烯成为制造电容器电极的理想材料。
然而，炭材料仍然存在着一些限制。
制造石墨烯的成本还很高，生产过程很复杂；虽然石墨烯具有高导电率，但它的比电容容量（即储能密度）相对较低，需要在其他方面进行优化。
为了最大化石墨烯的能量密度，研究人员开发出了一些新的制备方法。
研究表明，用氮、硼等元素掺杂石墨烯，可以显著提高其储能密度。
此外，将石墨烯与纳米结构材料（如无定形碳、金属氧化物等）结合来制备超级电容器电极，也能大大提高电容器的储能性能。
总之，炭材料的应用是超级电容器技术研究领域的一个热门话题。
虽然炭材料还需要进一步的研究和实验来解决已知的问题，但它具有潜力成为电容器电极中最有前途的材料之一。
随着制备技术的不断完善和新的复合材料的发现，炭材料所带来的突破性进展将为未来能源存储方案的优化和发展提供新的可能。
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为当今科研领域的热点之一。
超级电容器，作为一种新型的电化学储能器件，因其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命等优点，在电动汽车、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，其性能直接决定了超级电容器的电化学性能。
因此，研究和开发高性能的电极材料对于提高超级电容器的性能和应用领域具有重要意义。
本文旨在探讨基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展。
文章将概述超级电容器的基本原理、分类及其应用领域，进而介绍碳材料作为超级电容器电极材料的优势，包括其高导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等。
随后，文章将重点综述近年来基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展，包括不同种类的碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）在超级电容器中的应用，以及通过结构设计、表面修饰等方法优化碳材料电化学性能的研究。
文章还将讨论当前研究面临的挑战以及未来的发展趋势，以期为基于碳材料的超级电容器电极材料的研究提供参考和借鉴。
二、碳材料概述碳材料，以其独特的物理和化学性质，已成为众多领域研究的热点。
作为构成生命的重要元素，碳在自然界中的存在形式多种多样，如石墨、金刚石等。
这些碳的同素异形体各有特色，如石墨具有优良的导电性和层状结构，金刚石则以其极高的硬度著称。
在材料科学领域，碳材料以其高比表面积、良好的化学稳定性、优良的导电性以及丰富的可调控性，被广泛应用于电极材料、催化剂载体、吸附材料等多个方面。
在超级电容器领域，碳材料作为电极材料具有显著优势。
碳材料具有高比表面积，能够提供更多的活性位点，有利于电荷的存储和释放。
碳材料具有良好的导电性，能够快速传递电子，保证超级电容器的快速充放电性能。
碳材料还具有良好的化学稳定性，能够在各种环境下保持稳定的性能。
碳材料在超级电容器中的应用主要包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
超级电容器碳材料的研究现状与发展
１超 级 电容 器 的原理
按储 能机理 ，超级 电容器一般分为双 电层电 容器和法拉第准 电容器 。双 电层 电容器建立在双
电层 理论 基 础 之上 ，其 电极 材料 为 比表 面积 很 大
无 论 基 于 何种 原理 ，超 级 电容 器 都 可 以分 为 四大 部 分 ： 电极 、 电解 质 、集 流 体 和 隔离 物 ，如
电容 器用 新 型 碳 材 料 的开 发 研 究进 行 有 关 阐 述 。
间 形 成 的 界面 双 电层 电容 来 储 存 能量 。法 拉第 准
电容 器 则基 于 法 拉 第 过程 ， 即在 法拉 第 电荷 转移 的 电化 学变 化 过 程 中产 生 。 不仅 发 生 在 电极 表 面 ， 而 且 可 以深 入 电极 内部 ， 因此 可 以获 得 比双 电层
电容器 更高 的 电容 量和 能量 密 度 。最 近 得 到大 力
发展 的 是兼 具 二 者优 势 的混 合超 级 电容器 。 目前 ， 又 发展 了 新 的 不对 称 超 级 电容 器 【，这 种 超 级 电 ２ Ｊ 容器 的 二个 电极材 料 不 一 样 ， 可 以更 好 地提 高 超
的活 性 炭 。 拉第 准 电容 器 根据 电极 材 料 的不 同， 法
可 分 为 金 属氧 化 物 和 导 电聚 合 物 两类 ，该 类 电容 器 主 要 利用 在 活 性 物 质表 面 及 体 相 界面 上 发 生 的 高 度 可 逆 的快 速 氧 化 还 原反 应 来 储存 能量 。双 电
ａｒ ｓ ｄｎ ｗ， ａ ｅｃ ｍｐａｒｄ． ｅｕ ｅ ｏ ｒ ｏ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｐ ｒ ａ ａ ｉ ｒ ｅｅ ｔ ｄ ｔ ｒａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ； ｌｃ ｒ ｅ ｍ ｅ ｉ ｌ ｏ ｏ ａ
碳纳米管应用研究
碳纳米管应用研究近几十年来，纳米材料的研究和应用越来越成熟，而碳纳米管作为新型的一维纳米材料，具有极高的强度和导电性能，引起了广泛的关注。
碳纳米管在许多领域都有着广泛的应用前景，比如电子学、光电学、机械学、化学等领域。
本文主要讨论碳纳米管的应用研究进展。
1. 碳纳米管在电子学领域的应用研究碳纳米管具有优异的电学性能，因此在电子学领域有广泛的应用。
碳纳米管具有高达十亿倍的导电性能，可以制造出极小的晶体管，将其应用于计算机芯片等领域；同时，碳纳米管也可以用来制造高性能的电极材料，如电池、超级电容器等。
碳纳米管的这些应用研究虽然需要极高的技术门槛，但是具有巨大的应用前景。
2. 碳纳米管在光电学领域的应用研究碳纳米管不仅具有优异的电学性能，还具有良好的光学性能。
它的电子结构可以被调控，从而改变其吸收和发射光谱。
因此，碳纳米管可以被用来制造光电器件，如光电探测器、太阳能电池等。
此外，碳纳米管还可以用来制造光学传感器、纳米激光器等，具有非常广泛的应用前景。
3. 碳纳米管在机械学领域的应用研究碳纳米管除了在电学和光学领域具有应用前景之外，还在机械学领域有着广泛的应用。
碳纳米管具有极高的强度和刚度，因此可以用来制造超强的材料。
比如，碳纳米管与石墨烯材料组合制成的复合材料具有非常强的力学性能，可以应用于高速运动的机械结构中，如高速列车、航空航天器等领域。
4. 碳纳米管在化学领域的应用研究碳纳米管还可以在化学领域发挥重要作用。
碳纳米管可以用来制造催化剂和纳米反应器等材料，在化学反应过程中发挥重要的催化作用。
同时，碳纳米管还可以用来制造高分子材料，如聚合物材料等，具有广泛的应用前景。
总之，碳纳米管具有极高的强度和电学、光学等性能，具有非常广泛的应用前景。
虽然在应用研究中也存在一些技术难题，但是伴随着科技的不断进步和发展，相信碳纳米管的应用研究也会持续不断地取得突破和进展。
基于碳材料的超级电容器的发展与应用
基于碳材料的超级电容器的发展与应用随着科技的不断进步和发展，人类对于能源的需求也越来越大。
同时，随着环保意识的普及，人类也开始逐渐关注清洁能源的开发和利用。
在这种背景下，超级电容器作为一种新型的能量存储装置，受到了越来越多的关注。
基于碳材料的超级电容器，具有高能量密度、高功率密度、长寿命、低耗能等优点，在电动汽车、可再生能源等领域得到了广泛的应用和研究。
一、碳材料的应用在超级电容器的制备中，碳材料是最常用的材料之一。
随着技术的不断进步，碳材料的种类和性能不断得到提高和改善，如石墨烯、碳纳米管、多孔碳材料等。
其中，石墨烯是一种由碳原子组成的二维蜂巢状晶体结构材料。
它具有高强度、高导电性、高热导性等优良性能，在超级电容器中的应用前景广阔。
石墨烯材料的制备和加工技术也在不断发展和完善，可以满足不同领域的需求。
碳纳米管是一种具有纳米级直径、高比表面积、高强度等性质的碳材料。
由于其优异的力学性能和电学性能，碳纳米管被广泛用于超级电容器、储能材料等领域。
多孔碳材料是一种具有多孔结构的碳材料，经过特殊的处理工艺，可以使其具有高比电容、高导电性、快速充放电等性能，成为超级电容器的重要材料之一。
二、基于碳材料的超级电容器在电动汽车领域中的应用随着电动汽车领域的不断发展和普及，超级电容器作为一种储能装置受到了越来越多的关注和应用。
与传统的铅酸蓄电池、锂离子电池相比，超级电容器具有充电速度快、循环寿命长、更加环保等优点。
基于碳材料的超级电容器在电动汽车领域的应用主要体现在以下几个方面：1.启动辅助电池：在车辆启动时，利用超级电容器提供高电流的短时输出，增强启动能力。
2.制动能量回收：在制动时，将制动能量储存在超级电容器中，减少能源浪费和对环境的污染。
3.加速辅助：在汽车加速时，利用超级电容器输出高功率电能，增加动力输出，提高汽车的加速性能。
三、基于碳材料的超级电容器在可再生能源领域中的应用可再生能源是指太阳能、风能、水能等能够不断补充的、使用后不会消失的能源形式。
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。
超级电容器材料的制备与应用研究
超级电容器材料的制备与应用研究超级电容器（supercapacitor）是一种新型的电化学储能器，将电能以静电形式储存于电容器的双电层上，其容量和电荷/放电速度都远高于传统的电化学电容器和蓄电池。
超级电容器具有无污染、高效率、长寿命、高功率密度和高能量密度等优点，尤其在储能系统和能源转换领域具有广泛的应用前景。
超级电容器的核心是电极材料，其储能性能受材料性质的制约，因此超级电容器材料的研究和开发是不断深入和拓展的课题。
本文将围绕超级电容器材料的制备和应用两个方面，探讨目前的研究进展和未来的发展趋势。
一、超级电容器材料的制备1、碳基材料碳基材料是超级电容器电极材料的主要代表之一，其特点是具有良好的导电性、化学稳定性、高表面积和可调控的孔径结构，可以形成高效地电荷传输通道和大面积双层电容器。
碳基材料的制备方法包括碳化法、活性炭法、碳纳米管法、石墨烯法等。
2、金属氧化物材料金属氧化物材料具有高比容量、高化学稳定性和较高的电导率等优点，是超级电容器材料的另一个重要分支。
常见的金属氧化物包括氧化锰、氧化钴、氧化钒等。
金属氧化物材料的制备方法多样，如化学共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法等。
3、导电聚合物材料导电聚合物材料是近年来发展起来的一类超级电容器电极材料，其优缺点并存。
导电聚合物具有可控的电导率、化学稳定性和机械柔韧性等优点，但比容量相对较小。
导电聚合物材料的制备方法多样，如电化学聚合法、化学氧化法、物理吸附法等。
二、超级电容器材料的应用1、储能系统领域随着可再生能源的快速发展，储能系统的需求量也越来越大。
超级电容器作为一种高效的电化学储能器，受到了广泛的关注。
其中最具代表性的应用领域是电动汽车和混合动力汽车，超级电容器可以帮助达到高能量密度储能，并满足短时间高功率输出的需求。
此外，在可再生能源和智能电网等领域也有广泛的应用。
2、电子产品领域超级电容器在电子产品领域也有广泛的应用，如智能手机、平板电脑、电子手表等。
碳纳米管在能源领域的应用研究进展
碳纳米管在能源领域的应用研究进展申永涛;张爱波【摘要】Carbon nanotubes as a new type of carbon materialshavecomplete molecular structure.On the structure,it has the special shape of hollow tubes configuration, good electrical conductivity, high specific surface area,good chemical stability, the space for electrolyte ion migration and the network structure of nanometer scale through winding and interaction. As electrode materials,itcan well improve the power characteristics, stability andother aspects of capacitorsandfuel cells. Special hollow structure and high specific surface area make itbecomea hydrogen storage material with great application potential.Inthis paper,application and research progress ofcarbon nanotubes in hydrogen storage materials, super capacitorsand fuel cellswere introduced.%碳纳米管作为一种新型的具有完整分子结构的碳材料，在结构上具有特殊的中空管状构型、良好的导电性、高比表面积、化学稳定性、适合电解质离子迁移的空隙、以及交互缠绕可形成纳米尺度的网络结构等优点，作为电极材料可以很好的提高电容器和燃料电池的功率特性、稳定性等多方面的性能。
碳纳米管在能源领域的应用
碳纳米管在能源领域的应用碳纳米管（Carbon nanotube，CNTs）是一种由单层或多层碳原子排成的管状结构，成为纳米科技领域中最被研究的材料之一。
它具有独特的物理、化学和机械特性，使得其在能源领域拥有广泛的应用。
本文将探讨碳纳米管在能源领域的应用以及未来发展的趋势。
一、碳纳米管在能源储存方面的应用碳纳米管的高比表面积、优异的导电性和机械强度使得其可以成为超级电容器、锂离子电池和燃料电池等能源储存器件的优秀电极材料。
具体来说，碳纳米管在电容器中作为电极材料时能够存储更多的能量，使得超级电容器的容量得以增加，从而提高了其功率密度和能量密度。
而在锂离子电池中，碳纳米管的高比表面积能够提高锂离子的储存量和释放速率，这使得锂离子电池具有更高的电荷-放电效率和更长的使用寿命。
此外，碳纳米管还能够作为燃料电池中的催化剂支持材料，提高燃料电池的催化效率。
二、碳纳米管在能源转换方面的应用碳纳米管作为优秀的载流子传输载体和催化剂，被广泛应用于太阳能电池、光电化学电池和柔性发电器件等能源转换器件中。
太阳能电池中，碳纳米管能够作为电子传输载体，提高光电转换效率。
光电化学电池中，碳纳米管能够作为催化剂载体，促进氢气和氧气的产生。
柔性发电器件中，碳纳米管的柔性和可撓性能够将其应用于填充柔性薄膜中，从而实现可穿戴电子器件和可变形电池等创新能源转换应用。
三、碳纳米管在节能方面的应用碳纳米管在节能方面的应用主要体现在三个方面：热管理、输运和传感。
在热管理方面，碳纳米管能够提高电子元件的散热能力和制冷性能。
在输运方面，碳纳米管能够用于制备高导热材料和高强度复合材料。
在传感方面，碳纳米管能够用于制备高灵敏度的传感器和生物传感器，用于监测和控制环境变量。
四、碳纳米管在能源领域的未来发展趋势未来，碳纳米管在能源领域的应用将更加多样化，涵盖能源储存、能源转换、智能能源管理等方面。
其中，智能能源管理将成为碳纳米管在能源领域的新方向。
超级电容器的电极材料的研究进展
超级电容器的电极材料的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步和新能源领域的飞速发展，超级电容器作为一种高效、快速储能器件，已逐渐引起科研工作者和工业界的广泛关注。
作为超级电容器的核心组件，电极材料的性能直接影响着超级电容器的电化学性能和实际应用效果。
研究和开发高性能的电极材料对于提升超级电容器的整体性能、推动其在新能源领域的应用具有十分重要的意义。
本文旨在对超级电容器的电极材料的研究进展进行全面的梳理和综述。
文章首先介绍了超级电容器的基本原理和电极材料在其中的作用，然后重点阐述了当前常用的电极材料类型，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，并分析了它们各自的优势和存在的问题。
接着，文章综述了近年来在电极材料研究方面取得的重要突破和进展，包括材料结构设计、复合材料的开发、表面改性等方面的研究。
文章对超级电容器电极材料的研究趋势和未来发展方向进行了展望，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
二、超级电容器概述超级电容器（Supercapacitor），亦称为电化学电容器（Electrochemical Capacitor），是一种介于传统电容器和电池之间的储能器件。
其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命以及良好的环境适应性等特点，因此在能源储存和转换领域引起了广泛关注。
超级电容器的储能原理主要基于电极材料表面和近表面的快速、可逆的法拉第氧化还原反应或非法拉第的静电吸附过程。
相比于传统电容器，超级电容器能够提供更高的能量密度而相较于电池，它又具备更高的功率密度和更快的充放电速度。
这些独特的性能使得超级电容器在电动汽车、可再生能源系统、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
超级电容器的电极材料是其性能的决定性因素。
理想的电极材料应具备高比表面积、高电导率、良好的化学稳定性和环境友好性等特点。
目前，研究者们已经开发出多种类型的电极材料，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等。
这些材料各有优势，但也存在一些问题，如比能量低、循环稳定性差等。
碳纳米管在能源储存中的应用
碳纳米管在能源储存中的应用碳纳米管是一种具有多种特殊性质的材料，具有优异的力学、导电、导热等性质。
在过去的几十年中，碳纳米管已经在能源储存领域发挥了重要作用，其广泛应用于电池、超级电容器等能源储存设备中。
本文将探讨这一领域的研究进展，以及碳纳米管在能源储存中的应用。
一、碳纳米管的特性碳纳米管是由碳原子构成的管状结构体，其具有优异的力学性能、导电性能、导热性能等特性。
具体来讲，碳纳米管具有以下几个特点：1. 高强度和高刚度。
碳纳米管的强度和刚度比钢材还要高出很多倍，这使得碳纳米管具有极强的抗拉强度和抗压强度。
2. 优异的导电性能。
碳纳米管是一种优异的导电材料，其导电性能比金属甚至更好。
同时，由于其极小的直径，碳纳米管也能够用于构建纳米级别的电路。
3. 超强的导热性能。
相比其他材料，碳纳米管的导热性能更强。
这使得碳纳米管非常适合用于制造热导管、散热片等热管理材料。
二、碳纳米管在电池中的应用电池是一种将化学能转化为电能的设备，而其中储存能量的载体主要是电极材料。
碳纳米管可以用于电池电极材料的制备，主要有以下两个方面的应用：1. 制备锂离子电池电极材料。
锂离子电池是一种广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域的电池，而碳纳米管被证明是一种优异的锂离子电池电极材料。
碳纳米管可以形成具有高表面积和优异导电性能的电极材料，使得电池具有更高的能量密度和更长的使用寿命。
2. 制备超级电容器电极材料。
超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的电池，其电极材料也可以使用碳纳米管。
将碳纳米管制成电极材料后，超级电容器的电荷/放电速度和循环寿命都将大大提高。
三、碳纳米管在超级电容器中的应用超级电容器是一种能量密度高、功率密度大、循环寿命长的新型能源储存设备。
超级电容器由于具有这些优秀的特性，已经广泛应用于诸如汽车发动机启停系统、风力/太阳能储能系统等领域。
其中碳纳米管是一种重要的电极材料，可以用于增强超级电容器的储能性能。
CNT的研究现状
碳纳米管的应用研究现状1、储氢材料从90年代起，许多发达国家都制定了系统的氢能研究计划，其短期目标是氢燃料电池汽车的商业化。
现在利用氢能的障碍是氢气的规模化存储和运输。
按5人座的轿车行使500公里计算，需要3.1Kg的氢气，以正常的油箱体积计算，氢气的存储密度应有6.5wt%或62Kg/m3，目前的储氢材料都不能满足这一要求。
碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙，使其成为最有潜力的储氢材料，并是当前研究的热点，国外学者证明在室温和不到1bar的压力下，单壁碳管可以吸附氢气5-10wt%，有人认为在80K下，C/H比可达1/1（即8.25wt%）。
有人认为多壁碳纳米管储氢可达14wt%。
我们用NO反滴定法测定的多壁碳纳米管的储氢量在5wt%左右。
目前，根据理论推算和近期反复验证，大家普遍认为可逆储/放氢量在5wt%左右，即使5wt%，也是迄今为止最好的储氢材料。
己经证实，碱金属嵌入碳纳米管会极大地提高其储氢性能。
2、场致发射碳纳米管具有极好的场致电子发射性能，这一性能可用于制作平面显示装置取代体积大、重量重的阴极电子管技术。
加州大学的研究人员证明碳纳米管具有稳定性好和抗离子轰击能力强等良好性能，可以在10-4Pa真空环境下工作，电流密度达到0.4A/cm3。
将碳纳米管沉积在一种高分子膜的阵列上，制成的显示器，在200V的工作电压下工作了200小时，电流密度可达10-2A/cm3。
目前，这一领域的研究已经接近产业化，日本已制出该类技术的彩色电视机样机，其图象分辨率是目前已知其它技术所不可能达到的,他们预言在2001年将该种电视机推向市场。
将单壁碳纳米管在晶态金膜上组成阵列，可提供高达106A/cm3的电流密度。
用碳纳米管制成的电子枪与传统的相比，不但具有在空气中稳定、易制作的特点，而且具有较低的工作电压和大的发射电流，适用于制造大的平面显示器。
毫无疑问，显示器的效果和利润会牵引碳纳米管走向千家万户，并很快形成新的产业。
超级电容器炭电极材料的研究
超级电容器炭电极材料的研究一、本文概述随着全球能源需求的持续增长以及环境问题的日益严重，高效、环保的能源存储技术成为了科学研究的热点。
超级电容器作为一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件，因其高功率密度、快速充放电性能以及长循环寿命等优点，在电动汽车、智能电网、便携式电子设备等领域具有广泛的应用前景。
炭电极材料作为超级电容器的核心组成部分，其性能直接决定了超级电容器的电化学性能。
因此，研究高性能的炭电极材料对于推动超级电容器技术的发展具有重要意义。
本文旨在探讨超级电容器炭电极材料的研究现状、发展趋势以及未来挑战。
我们将对超级电容器的基本原理和炭电极材料的分类进行简要介绍。
随后，重点分析不同类型炭电极材料的制备工艺、结构特征以及电化学性能，并对比其优缺点。
我们还将讨论炭电极材料在超级电容器应用中的实际问题，如循环稳定性、能量密度和功率密度等。
结合当前的研究热点和技术难点，展望超级电容器炭电极材料未来的发展方向，以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
二、超级电容器炭电极材料概述超级电容器，作为一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件，因其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命以及宽广的工作温度范围等优点，受到了广泛的关注和研究。
而炭材料，因其优异的导电性、高比表面积、良好的化学稳定性以及低廉的成本，成为了超级电容器电极材料的理想选择。
炭电极材料主要包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
活性炭是最早被用于超级电容器的炭材料，其具有高比表面积和良好的孔结构，可以提供大量的电荷存储位置。
碳纳米管因其独特的一维结构和优异的电子传输性能，成为了超级电容器电极材料的研究热点。
石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其超高的比表面积、良好的导电性和化学稳定性，被认为是超级电容器炭电极材料的未来之星。
在超级电容器炭电极材料的研究中，如何提高其比表面积、优化孔结构、改善导电性能以及提高电化学稳定性是研究的重点。
通过物理或化学活化方法，可以增大活性炭的比表面积并改善其孔结构，从而提高其电荷存储能力。
超级电容器电极材料
超级电容器电极材料超级电容器是一种储能装置，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优点，因此在电子产品、新能源汽车、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。
而超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料的选择和设计。
本文将重点介绍超级电容器电极材料的研究进展和应用前景。
目前，超级电容器的电极材料主要包括活性碳、金属氧化物和导电聚合物等。
活性碳是一种常用的电极材料，具有较高的比表面积和良好的孔隙结构，能够提供丰富的储能空间。
金属氧化物电极材料具有较高的比电容和良好的电化学稳定性，如氧化铁、氧化钼等。
而导电聚合物电极材料具有良好的导电性和柔韧性，如聚咔唑、聚吡咯等。
这些电极材料各具特点，可以根据超级电容器的具体应用需求进行选择和设计。
近年来，石墨烯作为一种新型碳基材料，受到了广泛关注。
石墨烯具有高导电性、高比表面积和优良的机械性能，被认为是一种理想的超级电容器电极材料。
研究表明，采用石墨烯作为超级电容器电极材料，可以显著提高电容器的能量密度和功率密度，同时具有良好的循环寿命和快速充放电特性。
因此，石墨烯在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。
除了石墨烯，碳纳米管也是一种备受关注的电极材料。
碳纳米管具有优异的导电性和机械性能，能够有效提高超级电容器的电化学性能。
研究表明，将碳纳米管与其他电极材料复合使用，可以显著提高超级电容器的性能，如提高比电容、降低内阻等。
因此，碳纳米管在超级电容器电极材料中也具有重要的应用前景。
此外，金属有机骨架材料（MOFs）和碳化硅等新型材料也被广泛研究用于超级电容器电极材料。
MOFs具有高孔隙度和可调控的结构，能够提供丰富的储能空间和优异的电化学性能。
碳化硅具有优异的导电性和化学稳定性，能够有效提高超级电容器的性能。
因此，这些新型材料在超级电容器领域也具有广阔的应用前景。
总的来说，超级电容器的性能取决于电极材料的选择和设计。
目前，石墨烯、碳纳米管、MOFs和碳化硅等新型材料被广泛研究用于超级电容器电极材料，能够显著提高超级电容器的能量密度、功率密度和循环寿命，具有广阔的应用前景。
nature和science近年关于碳纳米管的文章
nature和science近年关于碳纳米管的文章碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米结构，其直径约为纳米级别，长度可达微米级别。
由于其独特的结构和优异的物理化学性质，碳纳米管在材料科学、纳米技术、能源存储等领域具有广阔的应用前景。
近年来，顶级期刊Nature和Science相继发表了多篇关于碳纳米管的研究文章，本文将逐步介绍这些文章并总结其主要发现。
一、Nature上的关于碳纳米管的文章：1. “Enhanced Electrochemical Performance of Carbon Nanotube-Based Micro-Supercap acitors” （2017年）这篇文章报道了一种基于碳纳米管的微型超级电容器，通过控制碳纳米管的结构和形貌，实现了超高的电容性能。
研究者在文中详细描述了制备方法、电化学性能，以及与传统超级电容器的比较结果。
2. “Bioinspired Carbon Nanotube Transistors with Cytoskeleton-like Scaffolds”（2018年）本研究根据生物启发，通过制备具有细胞骨架类似结构的碳纳米管晶体，并将其应用于场效应晶体管中。
实验结果表明，这种生物仿生晶体管具有优异的电学性能和稳定性。
文中详细描述了合成方法、材料特性以及晶体管性能测试结果。
3. “Carbon Nanotubes as High-Performance Anode Materials for Sodium-Ion Batteries”（2019年）这篇文章探讨了碳纳米管作为钠离子电池高性能负极材料的潜力。
研究人员通过一系列实验和材料表征手段，证明了碳纳米管在钠离子电池中具有高容量、长循环寿命等优异特性。
文章中提供了详细的实验方法、电池测试结果以及相应机制的解释。
Nature上的这些文章详细描述了碳纳米管在微型超级电容器、场效应晶体管和钠离子电池等领域的应用前景和性能优势。
碳纳米管材料在储能领域中的应用研究
碳纳米管材料在储能领域中的应用研究随着全球工业化进程的不断加速，能源的消耗速度呈现出逐年上升的态势。
因此，发展可持续、高效、环保的新能源以及寻找高能量密度、易携带、长寿命的储能材料已成为人们关注的焦点。
碳纳米管材料由于其高比表面积、优异的导电性和良好的力学性能，已被广泛应用于储能领域。
一、碳纳米管的基本特性和应用碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是由官能化的碳原子构成的中空纳米管，其结构类似于卷曲过的石墨烯。
碳纳米管拥有极高的比表面积，导电性能好，且具有良好的力学性能、高的化学稳定性和优异的热稳定性，因此被广泛应用于能源储存、传输等领域。
目前，碳纳米管主要的应用领域包括电池和超级电容器、储氢材料、储能器件和催化剂等领域。
二、碳纳米管在锂离子电池中的应用目前，锂离子电池是目前最为普遍的储能装置，碳纳米管也被广泛应用于锂离子电池的正负极材料中。
由于碳纳米管具有高比表面积和巨大的孔隙度，能够提供更多的活性空间，因此它在电极材料中的应用大大提高了电极材料的比表面积、电化学性能、导电性能和机械稳定性，改善了电极材料的储能性能。
三、碳纳米管在柔性超级电容器领域中的应用由于碳纳米管具有较大的比表面积和良好的导电性能，因此在柔性超级电容器领域中也有着广泛的应用。
它不仅可以提高电容器的电容量和功率密度，而且还可以有效提高电容器的循环寿命，满足柔性电子类设备对高性能、高安全、 ultra low power consumption的需求。
四、碳纳米管在储氢材料领域中的应用碳纳米管的具有极高的比表面积和良好的导电性，因此在储氢材料领域中也有着应用。
其中一种方法是用氢气吸附到碳纳米管表面，形成一层厚度很薄的氢原子分子层，可以通过氢气在氢分子间扩散和碳纳米管表面的相互作用，将氢分子物理吸附在碳纳米管表面上，起到储存氢气的作用。
五、碳纳米管在燃料电池领域中的应用碳纳米管的表面活性位点、高比表面积以及可控的孔道结构，使其在燃料电池领域中也有着广泛的应用。
碳基材料在电化学储能中的应用
碳基材料在电化学储能中的应用近年来，碳基材料在电化学储能领域中的应用越来越受到人们的关注。
碳基材料具有很高的比表面积、良好的电导率、高化学稳定性等优良的性能，使得它在储能领域中有着广泛的应用。
本文将对碳基材料在电化学储能中的应用进行探讨。
一、碳基材料概述碳基材料是由纯净的碳元素构成的材料，具有优良的物理化学性质，如高比表面积、良好的导电性和化学稳定性等。
目前，碳基材料已经广泛应用于电化学储能、光电催化、传感器、催化剂等领域。
其在电化学储能领域中的应用尤为重要。
二、碳基材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种高效储能装置，能够快速储存和释放电能。
碳基材料是制备超级电容器所必须的材料之一。
其中，以活性炭和碳纳米管为代表的碳基材料因其高比表面积和高导电性而成为制备超级电容器的理想材料。
活性炭是由木材、植物、煤炭等原料在高温条件下经过物理或化学处理后制备而成的一种微孔材料。
由于其特有的微孔结构和高比表面积，使其具有良好的吸附性能和电化学性能，被广泛应用于超级电容器的制备中。
碳纳米管是一种由碳元素构成的管状结构，具有很高的比表面积和优异的电化学性能。
研究发现，将碳纳米管作为超级电容器的电极材料，不仅能够提高储能效率，还能够提高超级电容器的循环寿命。
三、碳基材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是一种高效储能电池，具有高能量密度、长循环寿命和低自放电等优点，目前已广泛应用于电动汽车、移动通信、笔记本电脑等领域。
碳基材料也是锂离子电池中必不可少的材料之一。
碳基材料作为锂离子电池的负极材料，具有很高的比表面积和优良的导电性能，可以提高锂离子电池的储能效率和循环寿命。
研究发现，将碳纳米管作为锂离子电池的负极材料，不仅能够提高电池的储能效率，还能够减少电池的容量衰减速度，从而提高电池的循环寿命。
四、碳基材料在柔性电子器件中的应用柔性电子器件是一种新型的电子器件，具有高韧性、高弹性和超薄柔性等特点，可以在柔性基底上灵活地制备各种形状的电子装置。
氮掺杂碳纳米管双电层微型超级电容器性能研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation2021年第19期文章编号：2095－6835（2021）19－0068－02氮掺杂碳纳米管双电层微型超级电容器性能研究马舜，王星辉，程树英（福州大学，福建福州350108）摘要：采用一种疏水性的模板胶图形化电沉积聚吡咯纳米管（PPyNTs）叉指电极，将其高温碳化后制备得到氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）平面超级电容器，并研究其平面超级电容器性能。
研究发现，平面MSCs在8μA/cm2的电流密度下具有606.1µF/cm2的面积比电容。
与此同时，平面MSCs的最大面积能量密度和功率密度分别为0.054µWh/cm3和102µW/cm2，展现出双电层电容器（EDLCs）的优异性能。
关键词：平面微型超级电容器；PPyNTs；碳化；N-CNTs中图分类号：TM53文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.19.029近几年，随着便携式和可穿戴电子产品的需求不断增加，用于片上集成系统的微型储能装置受到了极大关注[1]。
与微电池相比，平面MSCs的叉指电极与集流体在同一平面内并通过微小的绝缘间隙将两电极分开[2]。
因此，该平面结构非常适用于片上的储能设备，特别是柔性微型储能系统。
更重要的是，平面MSCs具有更高的功率密度和超长的循环寿命[3]，被认为是最具潜力的一类微型储能器件[4]。
在此，采用具有叉指图案的疏水性胶纸作为掩模版，实现对叉指电极的简易设计。
同时，由于聚吡咯（PPy）含有丰富的碳、氮元素，且易于制备出能够提供高比表面积的纳米结构。
因此，本研究利用电化学沉积法制备出相互交错聚吡咯纳米管（PPyNTs）来提高活性材料的比表面积和构建相互交联的导电网络。
随后，在不同温度下对PPyNTs进行碳化后制备成氮掺杂的碳纳米管（N-CNTs）平面MSCs。
通过采用这种新型制备策略，实现了高性能平面MSCs的简单和低成本制备。
碳纳米管支撑多孔碳超级电容器电极材料
图1. PCACNTs-30-14样品不同放大倍数的透射电镜图
1712 m2 g-1 for PCACNTs-30-14
图3. PCACNTs-30-14样品的吸附脱附等温线和材料的孔径分布曲线图
11
Yu Fu, Li Sun, Chungui Tian,* Haibo Lin*. Mater. Res. Bull., 2019, 48, 4491–4498
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Li Sun, Chungui Tian, Yu Fu, Ying Yang, Jie Yin. Chem. Eur. J. DOI: 10.1002/chem.201903345
发表论文清单
1、Yu Fu, Li Sun, Chungui Tian,* Haibo Lin*. Mater. Res. Bull., 2019, 48, 4491–4498; 2、付昱,孙立,田春贵,林海波,*炭/碳纳米管复合材料的制备及超级电容
17
合成大比表面积、高导电性的碳基材料
3
改善材料的传质和传荷能力
提升材料电化学储能性能
实验基本思路
通过简单的路线，将多壁碳纳米管与多孔碳结合在一起，合成具有比表面积 大、导电性好的碳基电极材料，同时改善材料的传质和传荷能力，提高储能 特性：
原料1:多壁碳纳米管
导电性好 容易功能化 价格便宜
原料2:具有极性基团碳源(多孔碳前体) 原料广泛 价格便宜 具有基团与碳纳米管有强 的相互作用，形成组装体
14
氮掺杂晶态多孔碳材料的合成设计及其性能的研究
合成路线
图1.NPGC材料的实验流程示意图
图2. NPGC 样品不同放大倍数的透射电镜图
图3. PCACNTs-30-14样品的a) XRD, b)Raman,
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, 兼有电池高比能量和
传统电容器高比功率的特点 , 其比容量是传统电容 器的 20倍 ~ 200倍, 比功率一般大于 1000W / kg, 远 5 远大于二次电池 , 循环寿命 ( > 10 次 ) 也优于电池。 此外, 超级电容器还具有能瞬间大电流充放电、 工作 温度范围宽、 安全、 无污染等优点, 因而在许多场合 [4 - 9] 有着独特的应用优势和广阔的应用前景 。超级 电容器可用于电脑、 录相机、 计时器等的备用电源 , 也可用于玩具车、 闪光灯、 电动手工 具等要求快充 电、 慢放电的场合 , 还可用于需用连发、 强流脉冲电 能的高新技术武器, 如激光武器、 电炮等。然而 , 超 级电容器最令人瞩目的应用当属正在蓬勃发展的电 动汽车上
[ 28 - 40 ]
将烃类催化热解 法得到的碳 纳米
管用 硝酸 纯化 后 , 加 入 质 量分 数 10 % 的黏 结 剂 PTFE 制 成 片 状 电 极 , 以 铝 箔 为 集 流 体, 以 Li C lO 4 /PC + EC为电解液 , 在 0V ~ 2 . 3V 电压范围 内以 10 mA 的电 流 恒流 充放 电测 得其 比 容量 为 3 16 . 6 F / cm , 能量密度达 20W h / kg。 王贵 欣 等
[ 33]
。
比 较 了 5 种 催化 裂解 法 制备 的
MW NT s在 1 m o l /L L i C lO 4 /EC + DEC 电解液中的
2 直接用作超级电容器电极材料
2 . 1 多壁碳纳米管 碳纳米管用作超级电容器电极材料的研究最早 见诸于 N iu 等
[ 15 ]
电容性能。将 MW NT s纯化后 , 加入质量分数 10% 的乙炔黑和 5% 的 PT FE, 调成浆料后涂敷于金属铝 箔上 , 烘干打片后用作电极 , 组装成模拟电容器, 在 0V ~ 3V 电压范围 内以 3 . 4A /m 的 电流密度 充放 2 电。 5 种 MW NT s 的 比 表 面 积 在 118 . 80m / g ~ 538 . 30m /g, 比电容在 15 . 86 F /g ~ 54 . 80F / g, 在该 电解液中 , 3 nm 以上的孔对比电容的贡献较大 , 单 位面积的比电容约为 0 . 11 F /m 。 室温熔盐是超级电容器的新一代高安全性的电 解液 , 笔者
[1 -5 ]
车, 还是使用内燃机-蓄电池的混合动力车, 配上超 级电容器 , 既可用作启动和上坡时的辅助电源, 提供 大的峰功率, 使价格昂贵的燃料电池或发动机的设 计功率大为降低; 又可作为车辆下坡、 刹车瞬时回收 能量的蓄能器 , 以致车辆行驶时使这些能源装置在 最佳稳定功率下运行 , 节省燃料 , 延长使用寿命; 还 可有效地降低发动机的废气排放。国外电容器公交 车和配有电容器的燃料电池车、 混合动力车都已上 市。我国 十五 863 电动汽车专项中已把超级电容 器列为专题进行研究。超级电容器具有广阔的应用 前景 , 并蕴藏着巨大的经济效益, 其销售额正在逐年 增大 , 1998 年全世界销售额已达 2 亿美元 , 预计到 2015 年将达 110 亿美元。 超级电容器按储能机理不同可以分为双电层电 容器 ( E lectric do uble layer capacito r , EDLC ) 和氧化 还原准电容 器 ( Pseuo capac ito r) 两种 类型。双 电层 电容器的储能是基于炭电极 /电 解液界面上的电荷 分离 , 充电时, 电子通过外电源从正极传到负极, 由 于静电作用电解液中的正负离子分别向负、 正电极 迁移并在其上定向排列形成双电层 , 在电极和电解 液界面存储电荷; 放电时电子通过负载从负极移至 正极 , 正负离子则从电极表面释放并返回电解液本 体, 恢复到原来的无序状态。可见 , 双电层电容器的 充放电过程是一个单纯的静电过程 , 没有电化学反
[ 32 ] 2 2 [ 31]
, 它是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的无缝
中空管 , 具有奇异的物理 化学性能, 在复合材料增 强、 纳米器件、 场发射、 催化剂等领域具有潜在的应 [ 23 -27 ] 用价值 。由于它独特的中空结构, 良好的导电 性 , 大的比表面积 , 适合电解质离子迁移的孔隙 ( 孔 径一般 > 2 nm ) , 以及交互缠绕可形成纳米尺度的网 络结构 , 因而被认为是超级电容器尤其是高功率的 超级电容器理想的电极材料 , 近年来引起了广泛的 关注, 成为研究的热点之一
178
新
型
炭
材
料
第 21卷
薄膜电极, 以 L iTFS I -乙酰胺为电解液 , 装配成模拟 电容器 , 恒流充放电测得比电容为 22 F /g, 模拟电容 器的工作电压可达 2 . 0V 以上, 循环性能良好。 2 . 2 单壁碳纳米管 单壁碳纳米管 ( S W NT s) 具有比多壁碳纳米管 更高的理论比表面积 , 因而可望获得更高的比容量 , 但 S W NT s制备和纯化的难度加大 , 成本也远高于 MW NT s 。 A n等
(1 . 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
超级电容器是近年来发展起来的一种新 型储能装 置。碳纳 米管由 于具有独 特的中 空结构 , 良好 的导电
性和高的比表面积 , 被认为是超级电容器理想的电极 材料之 一 , 引起了 广泛的关 注。通过 介绍碳纳 米管在 超级电 容器中的应用研究进展 , 评述了碳纳米管、 活化碳纳米管、 碳纳米管 /金属氧化物复合 物以及碳 纳米管 /导电聚合物 复合物用做超级电容器 电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面 积小 , 比 容量偏低。 化学活化可 以显著提高碳纳米管的 比表面积 , 增大其比电容。将碳 纳米管 与准电容 材料金 属氧化 物或导 电聚合 物复合 , 可以 发挥各自的优势 , 从而得到低成本、 高性能的复合电极材料 , 将是今后发展的一个方向 。 关键词 : 碳纳米管 ; 超级电容器 ; 电极材料 T B 383 , TM 53 文献标识码 : A 中图分类号 :
[ 22]
20 nm ~ 40 nm 的 CNT s经分散、 除杂后, 在 6M Pa 压 力下 于 泡沫 镍 上压 制成 圆 片状 电 极, 用 6 m o l/L KOH 作电解液, 以 10mA 电流进行恒流充放电, 测 得电极的比电容为 60 F / g。 Frackow iaka 等 研究了乙炔催化裂解制备的 3 种不同 MW NT s在 6m o l/L KOH 中的电容性能。 电极制备中按质量比 85 10 5 将碳纳米管、 导电剂 乙 炔 黑 和 黏 结 剂 PT FE 混 合 , 压 成 薄 片 电 极。 MW NT s的比表面积为 128m / g~ 411m / g, 对应的 比电容为 4 F /g ~ 80 F / g。以钴为催化剂, 700 裂 解乙炔得到的 MW NT s经浓硝酸氧化处理后, 比容 量由 80 F / g 增大到 137 F / g, 比表面积变化不大, 但 循环伏安曲线产生了明显的氧化还原峰 , 说明比容 量的增大是由于表面官能团产生了准电容所致。 Z hang 等
[ 10 -15 ]
马仁志等
[ 28 , 29 ]
用高温 催化 C 2 H 4 /H 2 混合气体
制备多壁碳纳米管 , 采用两种不同的工艺制备碳纳 米管固体电极 , 以质量分数 38% 的 H 2 SO 4为电解液 恒流充放电测试其电容性能。在氩气保护下, 高温 热压纯碳纳米管成型电极的比电容为 78 . 1 F / cm ; 将碳纳米管与质量分数为 20% 的酚醛树脂混合压 制 成 型, 再 炭 化 后 所 得 固 体 电 极 的 比 电 容 为 3 70 . 5 F / cm , 但其等效串联内阻小于前者。 刘辰光等
第 21 卷 第 2 期 2006 年 6 月 文章编号 : 1007 -8827( 2006) 02-0176-09
新 型 炭 材 料 NEW CARBON MATER I AL S
V o.l 21 N o . 2 Jun . 2006
碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展
吴
摘 要:
锋,
1
徐
斌
1 ,2 100081 ; 2. 防化研究院 , 北京 100083)
第 2期
吴
锋 等 : 碳纳米管在超级 电容器中的应用研究进展
177
应发生 , 因而可以瞬间大电流快速充放电 , 其循环充 放电次数也没有理论上的限制。准电容器是基于金 属氧化物或导电聚合物的表面快速、 可逆的法拉第 反应产生的准电容来实现能量的储存。在相同的电 极面积情况下, 准电容是双电层电容的 10倍 ~ 100 倍 , 但其瞬间大电流充放电的功率特性不及双电层 电容器。 在超级电容器中 , 电极材料是关键, 它决定着电 容器的主要性能指标。常用的电极材料有多孔炭材 料
1 前言
开发高比能量、 高功率密度、 长循环寿命的储能 器件一直是电源界不懈努力的方向。电池是最常用 的储能装置 , 它可以提供高的比能量 , 但随着科技和 社会的发展 , 许多场合如电动汽车等对电源功率的 要求大大提高, 已经远 远超出了电池 的承受能力。 传统的电容器虽然可以提供非常大的功率 , 但其能 量密度极其有限 , 也不能满足实际需要。超级电容 器 ( Supercapacitor ), 也 叫 电 化 学 电 容 器 ( E lectrochem ica l capacitor), 是性能介于传统电容器和电池 之间的一种新型储能装置
[ 30] 3
将有机物催化裂解法制得的管径
、 金属氧化物
[ 16 -18 ]
和导 电聚合物
[ 19-21]
, 其中
多孔炭材料的研究最为成熟, 目前已获得实际应用。 活性炭、 活性炭纤维、 炭气凝胶、 炭黑和玻态炭等, 由 于具有高的比表面积都可用作超级电容器的电极材 料。改善超级电容器的功率特性和频率响应特性是 近年研究的方向之一, 决定这两项性能的因素是电 极材料的电阻和电解液离子在电极材料孔中迁移的 内阻。活性炭等虽然有高的比表面积, 但其多数是 由微孔表面产生 , 离子迁移阻力大 ( 尤其是在有机 电解液中 ), 因此其功率特性和频率响应特性欠佳。 碳纳米管 ( C arbon nano tubes , CNT s) 是 20 世纪 90 年 代 初 发 现 的 一 种 纳 米 尺 寸 管 状 结 构 炭 材 料