碳基超级电容器综述
超级电容器综述
超级电容器综述超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器，是一种新型储能器件，它利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量。
超级电容器采用活性碳材料制作成多孔碳电极，同时在相对的多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别*正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别*到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层。
由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积），而且电解质与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度），所以这种双电层结构的超级电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上，从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。
目前国际上研究与发展的超级电容器可归为以下几类：●双层电容器（Double layer capacitor）由高表面碳电极在水溶液电解质（如硫酸等）或有机电解质溶液中形成的双电层电容，如图6-12.1所示。
该图还表示出一个典型双电层的形成原理，显然双电层是在电极材料（包括其空隙中）与电解质交界面两侧形成的，双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量，因此电极材料和电解质对电容量的影响最大。
一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料，其比表面积可达1000－3000m2/g，比电容可达280F/g。
●赝电容器（Pseudo－capacitor）由电极表面上或者体相中的二维或准二维空间上发生活性材料的欠电位沉积，形成高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应产生和电极充电电位有关的电容，又称法拉第准电容；典型的赝电容器是由金属氧化物，如氧化钌构成的，其比电容高达760F/g。
但由于氧化钌太贵，现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代；●混合电容器（Hybrid capacitor）由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。
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。
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。
超级电容器综述
超级电容器综述超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。
它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。
众所周知,插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差。
那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器,但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大,因此,可在无负载电阻情况下直接充电,如果出现过电压充电的情况,双电层电容器将会开路而不致损坏器件,这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。
同时,双电层电容器与可充电电池相比,可进行不限流充电,且充电次数可达10^6次以上,因此双电层电容不但具有电容的特性,同时也具有电池特性,是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
由于石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。
碳基电容电池缺陷-概述说明以及解释
碳基电容电池缺陷-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述碳基电容电池作为一种新兴的电池技术，具有非常广阔的应用前景。
它以碳材料作为正负极材料，利用碳材料的高导电性和高比表面积特性，实现了高能量密度和快速充放电的能力。
令人兴奋的是，碳基电容电池还具有长循环寿命、低自放电率以及良好的安全性能等优点，这使得它成为了可替代传统锂离子电池的一种有力候选。
本文将首先对碳基电容电池的定义和原理进行详细介绍。
随后，将重点探讨碳基电容电池的优点和应用，包括其在电动车、智能穿戴设备、储能系统等领域的具体应用案例。
然而，碳基电容电池在广泛应用的过程中仍然存在一些缺陷，这些缺陷对其进一步发展和应用造成了一定的限制。
针对碳基电容电池的缺陷，本文将详细分析它们对电池性能和应用的影响，并提出相应的解决方法。
这些缺陷包括电容量较低、能量密度有限、成本较高以及循环寿命存在一定的限制等。
通过深入研究和改进，我们相信这些问题可以得到有效地解决，从而推动碳基电容电池的进一步发展和应用。
最后，本文将展望碳基电容电池未来的发展前景。
我们相信，随着科学技术的进步和对清洁能源需求的不断增长，碳基电容电池将会在能源领域扮演更加重要的角色。
同时，我们也将对本文所述内容进行总结，并提出一些相关的结论。
我们希望本文能够为读者对于碳基电容电池的理解和应用提供一定的参考和帮助。
1.2文章结构1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
其中，引言部分包括概述、文章结构和目的三个内容。
正文部分主要包括碳基电容电池的定义和原理、碳基电容电池的优点和应用，以及碳基电容电池存在的缺陷。
结论部分包括对碳基电容电池缺陷的影响和解决方法，对碳基电容电池未来发展的展望，以及对全文进行总结。
通过以上结构，本文将全面探讨碳基电容电池的缺陷问题，从理论和应用的角度进行分析和讨论。
首先，引言部分将给出对碳基电容电池的概述，明确本文的研究方向和意义。
其次，正文部分将从定义和原理出发，介绍碳基电容电池的基本原理，并探讨其在各个领域的优点和应用。
碳基材料在电容器领域的应用
碳基材料在电容器领域的应用近年来，碳基材料在电容器领域引起了人们的广泛关注。
碳基材料作为一种新型材料，具有良好的导电性、导热性和稳定性等特点，在电容器应用领域有着广泛的应用前景。
本文将对碳基材料在电容器领域的应用进行深入探讨。
一、碳基材料的种类碳基材料是一类以碳为主要成分的材料。
根据其结构和制备方法的不同，碳基材料可以分为多种类型，如石墨烯、碳纳米管、炭黑等。
这些材料在电容器领域的应用也各有优劣。
1. 石墨烯石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维晶体材料，具有超高的电导率和导热率，以及高的比表面积和强的机械性能。
这些特性使其成为超级电容器中的理想电极材料。
由于石墨烯的制备工艺比较复杂，其大规模应用仍面临许多技术瓶颈。
但是，石墨烯在电容器领域的潜力已经被广泛认可，未来有望保持高速发展。
2. 碳纳米管碳纳米管是一种由碳原子组成的形态呈现为纳米尺寸管状结构的新型材料，具有优异的电性能、机械性能和化学稳定性，能够广泛用于电容器领域。
碳纳米管电容器具有高比能量和高功率密度，还能承受较高的电流密度和频率，适用于电能储存和供应等领域。
3. 炭黑炭黑是一种无定型碳黑色材料，具有高比表面积、良好的电化学性能和理想的导电性能。
炭黑被广泛应用于可重构电容器和超级电容器等领域，已经成为电容器中广泛使用的电极材料之一。
二、碳基材料在电容器中的应用碳基材料具有良好的导电性、导热性和稳定性等特点，在电容器应用领域有着广泛的应用前景。
1. 超级电容器超级电容器是一种高性能的电容器，它利用电极材料的高比表面积和离子可逆嵌入/脱嵌的能力，实现了高能量密度和高功率密度的电位变换。
碳基材料是超级电容器中常用的电极材料。
石墨烯、碳纳米管和炭黑等碳基材料作为高性能电极材料在超级电容器领域有着广泛的应用。
这些材料的高比表面积和理想的电导率使得电容器具有超高的能量存储密度和能量输出密度。
2. 可重构电容器可重构电容器是利用材料电学参数的可逆性，在电场作用下产生电荷存储和释放的电容器。
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。
超级电容器综述_刘小军
A bstract : Super- capac itor , the function o f wh ich ranges betw een that o f comm on capac itor and chem ica l batteries, is a brand- new energy storage device . It features such superior quali ties as large discharge pow er , large capacitance of farad grade , higher energy, w ider operating tem perature range , longer service life , exempt io n from m a in tenance , econom y, and env iron m enta l protection . T h is paper g iv es an introductio n to the status quo of super- capacitor s de velopm en t , its pr in cip le , app lication , and characteristics . It a lso d iscusses the current research on super- capacitors e lectrode m ateria ls . K ey words : super- capacitor ; princip le of developm en; t rev iew o f application 超级电容器是一种介于普通电容器和化学电池之间的储能器件 , 兼具两者的优点, 如功率密度高、 能量密度高、 循环寿命长、 可快速充放电, 并具有瞬时大电流放电和对环境无污染等特性. 它涉及材料、 能源、 化学、 电子器件等多个学科, 成为交叉学科研究的热点之一. 作为一种绿色环保、 性能优异的新型 储能器件, 超级电容器在众多的领域有广泛的应用 , 包括国防、 军工 , 以及电动汽车、 电脑、 移动通信等民 用领域 , 因而受到了世界各国, 尤其是发达国家的高度重视. 近几年来, 我国科研人员和国家相关部门也 对此极度关注.
超级电容器文献综述
高比能量水基电解质炭基超级电容器的研究文献综述一、课题背景和意义超级电容器(Supercapacitor)，又称超大容量电容器(Ultracapacitor)或电化学电容器(Electrochemical capacitor)，是一种重要的电化学能量存储与转换装置[1-3]。
从双电层理论的提出到超级电容器的问世，经历了很长一段历史。
20世纪50年代末，Becke申请了双电层电容器的专利，超级电容器的研究才取得实质性进展[1]。
1971年，日本NEC公司成功制备了第一个商用超级电容器[4]。
在七八十年代，Conway和他的合作者利用赝电容电极材料RuO2制备了性能更加优异的超级电容器[5]。
美国政府在1989 年制定了超级电容器领域的短期和中长期研究计划项目，更是加速推动了超级电容器产业的发展。
2007年，《Discovery》将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一，认为其是能量储存领域的一项革命性发展，并将在某些重要领域替代传统能量存储装置。
至此，超级电容器已得到各界的广泛关注和认可，并成为全球新型储能器件的一个研究热点[3, 6-11]。
作为一种新型的储能器件，超级电容器具有众多优点，图1.1是其与电池和普通电容的对比情况。
对比结果显示与电池相比，超级电容器具有较低的能量密度，但是其功率密度较高；与普通电容相比，超级电容器具有较低的功率密度，但是其能量密度较高。
图1.1不同储能器件对比二、超级电容器的组成和工作原理2.1超级电容器的组成超级电容器是一种重要的电化学能量存储装置，其结构示意图如图2.1所示。
超级电容器的主要构件为对称的双电极、防止电极接触短路的隔膜、电解质和电极材料基底-集流体。
图2.1超级电容器的构成图示2.2工作原理基于超级电容器的不同构成材料及工作原理，可将其分为三类：(l)电化学双电层电容器(Electrochemical Double Layer capacitor，EDLC)；(2)法拉第赝电容器(Faradic Pseudocapacitor，FPC)；(3) 混合杂化型电容器(Hybrid Supercapacitor，HSC)。
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。
超级电容器材料综述
超级电容器是一种新型的储能装置，具备充放电快、效率高、稳定性好等优点，是一种清洁的绿色能源,是21 世纪的新型绿色能源。
超级电容器有很大的市场潜力.通过对超级电容器电极材料进行研究，发现多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能的影响。
目前，用于超级电容器的电极材料主要是碳材料，市场上主要是活性炭材料，因为活性炭的成本较低,且活性炭具有很高的比表面积,这是超级电容器电极材料所必须具备的特点。
但是,活性炭的导电性一般，微观结构主要以微孔形式存在，因此在电解液中会有很大的电阻，电解液浸透电极的过程会比较慢，在存储和传输电荷的时候也会比较慢,但是它的成本低，基本可以满足市场的要求,因此被作为市场上电容器的主要材料，其它的碳材料有比活性炭更优越的性能，但是成本较高，所以没有被用作商业化。
因此，寻找性能好，成本低的电极材料是当前超级电容器领域的主要研究方向,从而制备出性能优越，成本低，能够广泛应用于市场的超级电容器，具有重大意义。
目前用于研究超级电容器电极材料的碳材料主要有活性炭、炭气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、石墨烯、碳纤维以及碳/碳复合材料。
碳材料原料低廉，表面积大，适合大规模生产。
但是单纯不加修饰碳电极材料没有很高的比电容，还需要对其进行改性等研究.1、活性炭材料对于活性炭材料，不同的处理方法，会得到不同比表面积的活性炭,一般表面积可以高达1000～3000m2/g，而且具有不同的空隙，孔径范围宽，生产工艺简单，成本低廉，可以从沥青、植物硬壳、石油焦、橡胶等各种原材料中得来。
是一种已经商品化的超级电容器电极材料。
活性炭材料的活化方法多种多样，可以分为物理活化和化学活化两种。
2、炭气凝胶电极材料炭气凝胶是一种交联结构的网状的碳材料有多孔性，导电性好，表面积大,孔隙率高，孔径分布广,是唯一可以导电的气凝胶，电导率高。
密度跨度大，孔隙率好,而且质量较轻，属于非晶态的纳米碳材料,同时，在制备的时候,可以通过调节工艺参数控制其孔径分布和微粒尺度.3、碳纳米管碳纳米管这是一种有类似石墨的六边形组成的碳材料，微观上看两端封闭的多层的管子，直径有几十纳米，层间距要比石墨层间距稍大。
碳基复合材料超级电容单体的研究与应用
碳基复合材料超级电容单体的研究与应用超级电容器作为一种新型的储能设备，具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电等优势，在电动车辆、智能电网等领域有着广阔的应用前景。
而超级电容器的核心部件之一，就是超级电容单体。
随着科技的不断发展，碳基复合材料超级电容单体成为研究和应用的热点之一。
碳基复合材料超级电容单体是以碳材料为主体，通过添加导电剂、活化剂等成分形成的一种新型电极材料。
其中，碳材料具有良好的导电性能、稳定的电化学性质以及高比表面积等优点，因此成为制备超级电容单体的理想选择。
而添加导电剂、活化剂等成分能够改善碳材料的电化学活性、提升电容性能，从而进一步优化超级电容单体的性能。
在碳基复合材料超级电容单体的研究中，首要的任务是选择合适的碳材料作为基体。
常用的碳材料包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
活性炭因其丰富的孔隙结构和大比表面积，具有较高的电容性能，因此被广泛应用于超级电容器领域。
碳纳米管由于其独特的纳米结构和优异的电子传输性能，也成为一种研究热点。
而石墨烯作为目前发现的最薄的材料，具有出色的电导性和机械性能，也有望成为超级电容单体的理想选择。
除了碳材料的选择，添加导电剂和活化剂的优化也对碳基复合材料超级电容单体的性能起到重要作用。
导电剂可以提高电荷传输速度和增加电极的导电性能，常用的导电剂包括金属氧化物、聚合物等。
活化剂则能够改变碳材料的表面性质，增加其孔隙结构和比表面积，从而提高电容性能。
常用的活化剂包括氧化剂、酸性溶液等。
在碳基复合材料超级电容单体的应用方面，除了在电动车辆和智能电网中储能方面的应用，还有其他一些有趣的应用领域。
例如，在智能手表、智能手机等电子设备中，超级电容单体可以起到辅助电源的作用，提供短时间的高功率输出。
此外，超级电容单体还可以应用于电力系统的调峰填谷、电动工具的储能等领域，为人们的生活带来便利。
碳基复合材料超级电容单体的研究与应用，对于推动储能设备的发展具有重要的意义。
超级电容器基本原理及性能特点
超级电容器基本原理及性能特点中心议题：•超级电容器的原理、结构和特点•Maxwell超级电容器结构•超级电容选型与应用超级电容的容量比通常的电容器大得多。
由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也有称作“电容电池”。
超级电容属于双电层电容器，它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。
超级电容器原理电化学双层电容器（EDLC）因超级电容器被我们所熟知。
超级电容器利用静电极化电解溶液的方式储存能量。
虽然它是一个电化学器件，但它的能量储存机制却一点也不涉及化学反应。
这个机制是高度可逆的，它允许超级电容器充电放电达十万甚至数百万次。
超级电容器可以被视为在两个极板外加电压时被电解液隔开的两个互不相关的多孔板。
对正极板施加的电势吸引电解液中的负离子，而负面板电势吸引正离子。
这有效地创建了两个电荷储层，在正极板分离出一层，并在负极板分离出另外一层。
传统的电解电容器存储区域来自平面，导电材料薄板。
高电容是通过大量的材料折叠。
可能通过进一步增加其表面纹理，进一步增加它的表面积。
过去传统的电容器用介质分离电极，这些介质多数为：塑料，纸或薄膜陶瓷。
电介质越薄，在空间受限的区域越可以获得更多的区域。
可以实现对介质厚度的表面面积限制的定义。
超级电容器的面积来自一个多孔的碳基电极材料。
这种材料的多孔结构，允许其面积接近2000平方米每克，远远大于通过使用塑料或薄膜陶瓷。
超级电容器的充电距离取决于电解液中被吸引到电极的带电离子的大小。
这个距离（小于10埃）远远小于通过使用常规电介质材料的距离。
巨大的表面面积的组合和极小的充电距离使超级电容器相对传统的电容器具有极大的优越性。
超级电容可以用做后备电源，类似于UPS，在系统突然断电后，负责在极短时间内为系统提供能量。
在这种应用中，需要后备电源有快速的启动时间。
由于超级电容是物理反应的方式储存电能，充放电速度快，相对电池有着更为快速的响应时间。
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。
超级电容材料
超级电容材料超级电容材料是一种新型的能量存储器件，具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电等特点。
它可以有效应用于电动汽车、可再生能源储存、电子设备等领域，成为替代传统电池的理想选择。
传统电容器的能量存储机制是通过电场来存储电荷，电容值较大，能够提供高电流输出。
但是传统电容器的能量密度较低，不能满足大容量储能的需求。
而超级电容材料则是通过电场和离子迁移的相互作用来存储能量，能量密度较高，可以实现大容量储能。
超级电容材料的核心是活性材料，目前常用的超级电容材料主要包括碳基材料和金属氧化物材料。
碳基材料具有导电性能好、稳定性高等特点，能够实现快速的充放电过程。
金属氧化物材料具有较高的比表面积和离子扩散速率，能够提供更高的能量密度。
超级电容材料的制备方法主要有化学还原法、高温炭化法和物理气相沉积法等。
其中化学还原法是最常用的制备方法，通过将化学物质还原生成的碳纳米管或石墨烯片层作为超级电容材料的活性层，同时利用胶体合成的方法实现纳米尺寸的粒子分散。
超级电容材料的电化学性能是评价其性能优劣的重要指标，主要包括比电容、循环寿命和内阻等。
比电容是指材料单位质量或单位体积能够存储的电荷量，是评价超级电容材料能量存储容量的重要指标。
循环寿命是指材料在充放电循环过程中能够保持较高的性能稳定性和长时间的使用寿命。
内阻是指材料在充放电过程中电荷传递过程中的电阻。
目前，超级电容材料的研究中存在一些挑战。
首先是提高能量密度和功率密度的矛盾。
传统意义上，能量密度高的材料功率密度较低，反之亦然。
其次是材料的循环寿命问题，材料在长时间的循环过程中容易发生衰减和劣化。
第三是材料合成和制备的成本问题，高性能的材料往往需要昂贵的原材料和复杂的制备工艺。
总体而言，超级电容材料是一种具有巨大潜力的能量存储器件。
通过不断的研究和创新，可以进一步提高超级电容材料的能量密度、循环寿命和制备成本，实现其在能源储存领域的广泛应用。
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。
碳基超级电容器的制备及其性能研究
碳基超级电容器的制备及其性能研究超级电容器是一种新型的电能储存设备，具有能量密度高、功率密度大、充放电快等特点。
其中，碳基超级电容器作为一种主流的超级电容器，具备安全性高、环境友好、稳定性强等优势。
制备碳基超级电容器的主要步骤包括选材、材料表面处理、电极制备、装配等。
其中，选材是制备碳基超级电容器中最重要的一步。
常见的电极材料包括活性炭、石墨、石墨烯等。
活性炭因其比表面积大、孔径分布均匀等特征受到广泛应用。
但制备过程中易出现结构疏松等问题，降低其储能效率。
石墨烯则因其单层结构和高导电性能受到重视，但制备工艺复杂，成本较高。
在材料表面处理中，通常采用物理氧化、化学处理等方法，使得材料表面微观结构更加均匀，增强材料的储能效率和稳定性。
电极制备中，通常采用混合（mixing）、涂覆、压制等方法，将电极材料与导电添加剂混合或涂覆于导电收集体上。
根据材料的形态和性质，制备不同形式的电极。
在装配中，电极片与电解质层层叠加、固定成电容器的正、负极板，通常采用双层对称结构或者金属电极氧化形式。
超级电容器的性能主要受材料、结构、电解质和制备工艺等方面的影响。
常见的影响因素包括电极表面形貌、导电添加剂、硫酸盐电解质浓度、纳米孔径等。
同时，超级电容器的性能评价指标主要包括比电容、电压范围、循环寿命、能量密度和功率密度等。
其综合性能需要在各方面指标的优化中获得全面提升。
在应用方面，碳基超级电容器广泛应用于能量储存、智能电网等领域。
其高功率密度和短充电时间使得其成为航天、交通等领域的理想能量储存设备。
同时，超级电容器在智能电网、微电网等领域的应用也逐渐增多，对提高电网的稳定性和可靠性起到了重要作用。
总的来说，碳基超级电容器的制备涉及多个方面的技术，需要在材料、制备工艺等方面进行深入研究，以提高其性能并拓宽应用领域。
碳基超级电容
碳基超级电容碳基超级电容是一种新兴的储能装置，具有卓越的性能和广泛的应用前景。
它利用碳材料作为电极，通过吸附和电化学反应来储存电能，具有高能量密度、快速充放电速度以及长寿命等优势。
目前，碳基超级电容已经在许多领域得到了广泛应用。
首先是电子设备领域，碳基超级电容能够提供稳定的电源供应，使电子产品具有更长的续航时间和更短的充电时间。
其次是交通运输领域，碳基超级电容可以作为电动汽车的储能装置，大大提高了电动汽车的续航里程和充电速度。
另外，碳基超级电容还可以应用于可再生能源领域，实现对太阳能和风能等的高效储存和利用。
碳基超级电容之所以具有如此出色的性能，主要是因为碳材料具有良好的导电性、高表面积和良好的化学稳定性。
与传统的电解质电容器相比，碳基超级电容具有更高的电容量，使其能够储存更多的电能。
与传统的锂离子电池相比，碳基超级电容具有更快的充放电速度，可以在短时间内完成大量的电能转换。
此外，碳基超级电容还具有更长的使用寿命，可以经受数十万次充放电循环，大大降低了维护成本。
然而，碳基超级电容仍然存在一些挑战和改进空间。
首先是目前碳材料的制备成本较高，限制了碳基超级电容的大规模应用和普及。
其次是碳材料的导电性和表面积还有待进一步提高，以提高碳基超级电容的性能。
此外，碳基超级电容在高温环境下的稳定性还需加强。
为了解决这些问题，科研人员正在不断探索新的碳材料制备和改性方法，以提高碳基超级电容的性能和降低制备成本。
例如，石墨烯、碳纳米管等新型碳材料的应用正在取得突破性进展。
同时，研究人员还在探索新的电解质和电极设计，以提高碳基超级电容的能量密度和功率密度。
总之，碳基超级电容作为一种新兴的储能装置在各个领域具有巨大的应用潜力。
随着碳材料制备和改进技术的不断发展，相信碳基超级电容将会在未来发展成为一种重要的能源储存解决方案。
因此，我们应该持续关注碳基超级电容的研究和应用，为实现能源的高效利用和可持续发展做出贡献。
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A review of CNT and graphene in energy harvesting and storage applications——supercapacitors
汇报人：lcm
超级电容器概述
碳材料：
活性炭
双电层电石墨烯
rGO&MnO2&PPy
ACS Nano, 2015, 9 (5), pp 4766–4775
From Industrially Weavable and Knittable Highly Conductive Yarns to Large Wearable Energy Storage Textiles
Figure 2. SEM images
Adv. Mater. 2016, 28, 8431–8438 Large-Area Supercapacitor Textiles with Novel Hierarchical Conducting Structures
Paper-like Supercapacitors
Adv. Mater. 2016, 28, 8431–8438 Large-Area Supercapacitor Textiles with Novel Hierarchical Conducting Structures
Paper-like Supercapacitors
Figure 4. The electrochemical performance of the supercapacitor textiles with increasing sizes Adv. Mater. 2016, 28, 8431–8438 Large-Area Supercapacitor Textiles with Novel Hierarchical Conducting Structures
Adv. Mater. 2014, 26, 8126–8132
Fiber-like flexible Supercapactiors
Figure 3. Electrochemical characterization of the electrochromic fiber-shaped supercapacitor.
Adv. Mater. 2014, 26, 8126–8132 Electrochromic Fiber-Shaped Supercapacitors
Paper-like Supercapacitors
Figure 1. Schematic illustration to the experimental procedures and structures of the large-area supercapacitor textile
发展趋势——复合电容
• 碳材料与导电聚合物复合
• 通过聚合物链的共轭π键的氧化还原反应储存和释放电荷。循环充放电过程 中由于离子的嵌入和脱出导致聚合物体积不断变化，由于膨胀、收缩导致 电极退化，采用CNT或石墨烯做弹性体或表面增强，可延长电极寿命。
• 碳材料与金属氧化物复合
• 金属氧化物具有较高的理论电容，是双电层电容的1000多倍，但金属氧化 物一般导电性较差，限制了其应用，与碳材料复合，一方面可增强导电性 ，一方面可以增加比表面积，同时合适的组合还能拓展电压窗口。
>10000 cycles
Science 335, 1326 (2012)
Sci China Mater 2016,59(6):475-494
CNTs & graphene in Supercapacitors
Fiber-like flexible Supercapactiors
Specific capacitance:255.5F/g(0.1890mF/cm) Energy density:12.75W h/kg Power density: 1494W/kg
Interdigited structure Supercapacitors
Figure 2. The electrochemical performance of mSCs.
Adv. Mater. 2014, 26, 5108–5112 Selective Wetting-Induced Micro-Electrode Patterning for Flexible Micro-Supercapacitors
Figure 3. Supercapacitor textiles based on the different electrode materials but with the same area of 16 cm 2 at a current of 8 mA (0.5 mA cm −2 ).
SEM images of a PANI/polyester textile electrode without RGO at low and high magnifications, respectively
rGO&MnO2&PPy
ACS Nano, 2015, 9 (5), pp 4766–4775
rGO&MnO2&PPy
ACS Nano, 2015, 9 (5), pp 4766–4775
Thank you !
2017.05.10
混 合
学
型
电
电
容 器
过渡族金属氧化物：
容
RuOx/Co3O4
器
赝电容
MnOx/NiOx/FeOx 导电聚合物：
PPy/PEDOT/PANI
Capacitors & Supercapacitors & Batteries
高能量密度
高响应速率
快速充/放电能力
较短的载流子迁移路径
循环寿命长
Interdigited structure Supercapacitors
Figure 1. Schematic illustration for the fabrication of mSCs and images of mSCs. Adv. Mater. 2014, 26, 5108–5112 Selective Wetting-Induced Micro-Electrode Patterning for Flexible Micro-Supercapacitors