电化学电容器电极材料研究现状
超级电容器的现状及发展趋势
MOx+C++e-↔ MOxC
超级电容器自面市以来，受到世界各国的广 泛关注。其全球需求快速扩大，已成为化学电源领 域内新的产业亮点。根据美国能源局测算，超级电 容的市场容量从2007 年的40 亿美元增长到2013 年 的120 亿美元，中国市场超级电容2013 年则达到了 31亿元人民币。
1 超级电容器发展进程
早在1879年，Helmholz 就发现了电化学双 电层界面的电容性质，并提出了双电层理论。但 是，超级电容器这一概念最早是于1979年由日本 人提出的。1957年，Becker申请了第一个由高比
图1 双电层电荷分布图
双电层电容器是利用双电层机理实现电荷 的存储和释放从而完成充放电的过程。充电时 电解液的正负离子聚集在电极材料/电解液的界 面双层，以补偿电极表面的电子。尤其是在充 电强制形成离子双层时，会有更多带相反电荷的 离子积累在正负极界面双层，同时产生相当高的 电场，从而实现能量的存储。放电时，随着两极 板间的电位差降低，正负离子电荷返回到电解液 中，电子流入外电路的负载，从而实现能量的释 放。如图2所示。
(1)碳电极 碳材料化学性质稳定，有良好的耐腐蚀性和 导电导热性，是应用最为广泛的电极材料，也是目 前仅有的商业化的超级电容器电极材料。根据电容 器特点和原理，作为超级电容器的优异碳基电极材 料需要具有发达的比表面积、合理的孔容和孔径分 布、良好的导电性和浸润性。材料表面除能产生双 电层电容外，最好能发生赝电容反应。从这些方面 考虑，目前主要的碳基电极材料有活性炭、活性炭 纤维、碳气凝胶、碳纳米管等。 活性炭具有原料丰富、价格低廉、成型性 好、电化学稳定性高、技术成熟等特点，是最早 作为电容器电极的碳材料。根据图5给出的专利 分布情况，我们不难发现活性炭电极的专利申请 量最大，但活性炭的导电性较差，且比电容值相 对较低。因此，开发具有赝电容行为的碳基材料 成为当前的研究热点。目前一些新型碳材料正被 广泛研究用于超级电容器电极材料，其中最有代 表的当属于碳纳米管和石墨烯。
电化学储能技术的现状与趋势
电化学储能技术的现状与趋势在一个不断快速发展的科技时代，能源资源逐渐变得有限，因此为了满足人类的需求，人们开始不断地尝试新的能源储存技术。
其中电化学储能技术受到了广泛的关注和研究，因为它是最有前途的储能技术之一。
本文将探讨电化学储能技术的现状与趋势。
一、电化学储能技术的发展历程电化学储能技术是利用化学能转化为电能储存的一种技术。
早期，人们使用铅酸电池这样的电池储存能量。
但由于铅酸电池储存能量的效率低，重量大，体积大，容易受到温度和震动的影响，使用寿命短等缺点，随着技术的不断发展，人们逐渐发掘出更多成熟的电化学储能技术，比如燃料电池、锂离子电池、钠离子电池以及超级电容器等。
在这些技术中，锂离子电池的电化学储能技术相对最为成熟，应用最广泛。
二、锂离子电池的现状和优势锂离子电池是一种新型的高浓度能量储存电池，比铅酸电池能量密度高、重量轻、成本低，同时具有自放电率低、环境污染低、无记忆效应等优点。
这种电池的正极是由氧化物材料（如LiCoO2）组成的，而负极则是由碳性材料（如石墨）构成的。
锂离子可以在两极之间穿梭，从而形成电流。
目前，锂离子电池应用非常广泛，你可以看到锂离子电池存在于手机、平板电脑、笔记本电脑以及电动汽车等领域，其使用范围涉及到了我们生活的各个方面。
这也说明锂离子电池已经成为了绿色能源的重要代表之一。
三、其他电化学储能技术的状况和前景而除了锂离子电池，其他电化学储能技术的发展也非常迅速。
其中，燃料电池是一种基于氢气和氧气反应产生电能的电化学储能技术，其储能效率极高、稳定性好。
不过，燃料电池的发展受到了烷基化合物储存和运输成本高以及储存和运输的安全问题等方面的限制。
在此基础上，钠离子电池的研发成为了人们关注的焦点之一。
与锂离子电池不同的是，钠离子电池的负极是由钠离子组成的，并且其它材料也都相对更为广泛和廉价。
因此，其应用前景仍然非常广泛，只是现阶段其性能上还需要继续优化，以提高其安全性、循环寿命和能量密度。
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。
电化学电容器中炭电极的研究及开发Ⅱ.炭电极
Байду номын сангаас
炭材 料具 有优 良的导 热 和导 电性 能 ， 其密 度低 ， 抗 化学腐 蚀性 能好 ， 膨胀 系数 小 ， 热 弹性 模 量 不 高 。
可通 过不 同方 法制 得粉末 、 状 、 维 、 、 等多 种 块 纤 布 毡
愈 大 。因此 ， 具有 较 高 表 面 积并 且 电化 学 惰 性 的各
化 电极 的双 电层 上 积 累 电荷 ， 位 比电容 条 件 下 电 单 极 的表面 积愈 大 ， 则单 位 重 量 或 体 积 电极 的 电容 量 就会 愈高 。因 此 在 研 究 Ｅ 的 一 开 始 ， 考 虑 用 活 Ｃ 就 性炭 之 类 有 较 大 比 表 面 积 的 炭 材 料 作 为 电 极 材 料 Ｊ 。然 而 ， 响极化 炭 电极 的 比电容 除 了表 面 积 影 外， 还存在 许多 其 它 的 因 素 。本 文 在讨 论 这 些 影 响 因素 的基 础上 ， 介 绍各种 实 用炭材 料 ， 将 特别是 纳 米 碳管 （ Ｑ ） 为一 种新 型 电极材 料 的研 究 开发 状 况 作
第２ 期
刘辰光 等： 化学电容器中炭电极的研耷及 电 垄 ： 皇
种 炭材料 受 到格外 重 视 。
实 验 表 明 ， 水 溶 液 和水 银 电极 界 面形 成 的 电 在 双层 比电容 量为 ２ ｔ ／ｍ ～３ ｔ ／ｍ ， ０￣ ｃ ２ ０￣ ｃ ２在清 洁 的石 Ｆ Ｆ 墨表面 电 双 层 比 电容 量 为 ２ ｔ ／ｍ Ｉ左 右 。如 果 ０￣ ｃ ２１ Ｆ ２ 用 表面积 为 １ ０ Ｚｇ的 活性 炭 （ Ｃ 作 电极 ， 其 ０ｍ ／ ０ Ａ ） 则
及发 展趋 势 。
中用 １０ ｍＺｇ ３０ ２ｇ的 活性炭 作 电极 时 ， ０ ／ ～１０ ｍ ／ １ 所测 得 的质 量 比 电容 仅 为 １０ ／ ２ Ｆｇ～１０ ／＿ ， 明 实 际 ６ Ｆｇ 】说 ５ 情 况 比较 复 杂 。首 先 ， 各种 类 型 的炭 材 料 ， 位 表 其单 面积 的比 电容 量并 不一 样 ； 其次 ， 电解 质 中的离子 可
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在现代工业、航空、军事、医学等领域得到了广泛的应用。
电化学储能材料的研究与发展趋势
电化学储能材料的研究与发展趋势近年来，随着能源危机的日益严重和环境问题的日益突出，电化学储能技术备受关注。
电化学储能材料作为电池的核心组成部分，其性能的提升直接影响着电池的能量密度、功率密度和循环寿命。
本文将探讨电化学储能材料的研究与发展趋势。
一、锂离子电池材料的发展锂离子电池是目前应用最广泛的电化学储能设备，其正极材料的研究一直是热点。
目前，锂离子电池的正极材料主要有锂铁磷酸盐、锰酸锂、钴酸锂和镍酸锂等。
然而，这些材料在容量、循环寿命和安全性方面都存在一定的局限性。
未来，锂硫电池和锂空气电池有望成为锂离子电池的替代品。
锂硫电池具有高理论比能量和低成本的优势，但其循环寿命和安全性仍然是制约其商业化的主要问题。
锂空气电池则具有极高的理论比能量，但其实际应用还面临着电解液稳定性、阳极氧化和空气阻塞等问题。
二、钠离子电池材料的研究钠离子电池作为一种新型的储能技术，具有丰富的资源、低成本和高安全性的优势。
目前，钠离子电池的正极材料主要有钠镍钴氧化物、钠铁磷酸盐和钠钛酸盐等。
然而，钠离子电池的能量密度和循环寿命仍然远远低于锂离子电池。
为了提高钠离子电池的性能，研究人员正在寻找新的正极材料。
近年来，钠硫电池和钠空气电池作为钠离子电池的新兴技术备受关注。
钠硫电池具有高理论比能量和低成本的优势，但其循环寿命和安全性仍然是制约其商业化的主要问题。
钠空气电池则具有极高的理论比能量，但其实际应用还面临着电解液稳定性、阳极氧化和空气阻塞等问题。
三、超级电容器材料的研究超级电容器作为一种高功率、高能量密度的储能设备，其材料的研究也备受关注。
目前，超级电容器的电极材料主要有活性炭、金属氧化物和导电高分子等。
然而，这些材料在能量密度和循环寿命方面仍然存在一定的局限性。
为了提高超级电容器的性能，研究人员正在寻找新的电极材料。
碳纳米管、二维材料和金属有机骨架材料等新型材料因其高比表面积和优异的导电性能而备受关注。
此外，纳米材料的引入和界面工程等新技术也为超级电容器的发展带来了新的机遇。
电化学储能材料
电化学储能材料电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。
随着能源危机的不断加剧，电化学储能技术正日益受到人们的关注。
电化学储能材料的研究和开发，是实现清洁能源转型和能源可持续发展的重要途径。
一、电化学储能材料的概念和分类电化学储能材料是指能够在电化学反应中储存和释放能量的材料。
根据其储能方式的不同，电化学储能材料可分为电容器和电化学电池两大类。
（一）电容器电容器是一种能够在两个电极板之间储存电荷的器件，其储能方式是通过电场的形式储存电能。
电容器的储能密度相对较低，但其充放电速度快，循环寿命长，无污染等特点使其在电子设备、电动车等领域得到广泛应用。
（二）电化学电池电化学电池是一种能够在化学反应中储存和释放能量的器件，其储能方式是通过化学反应的形式储存电能。
电化学电池的储能密度相对较高，但其充放电速度相对较慢，循环寿命相对较短，同时也存在着污染等问题。
电化学电池的种类很多，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、钠离子电池等。
二、电化学储能材料的研究进展（一）电容器材料的研究进展电容器是一种能够快速储存和释放电能的器件，其储能密度相对较低。
电容器材料的研究主要集中在提高其储能密度和循环寿命等方面。
目前，常见的电容器材料有金属氧化物、碳材料、聚合物等。
金属氧化物作为电容器材料具有较高的比表面积和电化学活性，但其储能密度较低。
研究人员通过改进氧化物的结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
碳材料是一种常见的电容器材料，其储能密度相对较低，但具有较高的导电性和化学稳定性。
研究人员通过改变碳材料的孔径结构和表面形貌等方法，提高了其储能密度和循环寿命。
聚合物作为电容器材料具有较高的储能密度和循环寿命，但其导电性较差。
研究人员通过改进聚合物的结构和添加导电剂等方法，提高了其导电性和储能密度。
（二）电化学电池材料的研究进展电化学电池是一种能够在化学反应中储存和释放能量的器件，其储能密度相对较高。
超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究
超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究超级电容器作为一种能够存储大量电能的新型电池，其电化学性能和高功率性能在目前的电子器件中得到了广泛的应用。
而超级电容器的性能和稳定性主要受制于电极材料的选择和制备方法。
因此，超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究成为目前材料化学研究的热点和难点之一。
超级电容器的电极材料可以分为碳基材料及金属氧化物材料两种类别。
碳基材料可以通过炭化、氧化石墨或活性炭等方法制备得到。
其中，活性炭是一种常用的碳基电极材料，其呈三维独立孔结构，具有较大的比表面积，因此具有良好的电容性能和高倍率放电能力。
此外，石墨烯也是一种常用的碳基电极材料，其呈二维层状结构，具有超高的比表面积和优异的电导率，能够有效地提高超级电容器的电池性能和循环寿命。
而金属氧化物电极材料也是超级电容器电极材料的一种常见类型。
它们通常由过渡金属氧化物、贵金属氧化物、铁氧化物及锰氧化物等材料组成，其中，九氧化二铝和锰氧化物是比较常用的金属氧化物电极材料。
九氧化二铝具有较高的比电容和较好的热稳定性，可以在高温环境中工作。
但是，它的电化学稳定性较差，循环寿命较短。
锰氧化物是一种新型金属氧化物电极材料，其优异的电容性能和高倍率放电能力得到了广泛的研究和应用。
锰氧化物可以通过合成流程中的物理和化学方法制备得到，如水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
在电极材料的制备过程中，其中的微观结构和形态也对电极材料的性能产生着很大的影响。
如锰氧化物的微观结构对超级电容器的电导率和电化学性能有重要的影响。
研究表明，锰氧化物的微观结构越完整，其电导率越高，因此能够更好地提高超级电容器的电容性能和稳定性。
除此之外，超级电容器电极材料的制备方法也是其电化学性能的重要影响因素之一。
传统的电极材料制备方法包括物理法、化学法和生物法。
而与此相比较，一些新型材料制备方法也在近年来得到了广泛的关注，如激光烧结法、电化学还原法、自组装法等。
这些新型制备方法可不仅可以提高材料的比表面积和孔结构的可控性，还能够制备出具有特殊形态结构的材料。
超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展
超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展3陈光铧,徐建华,杨亚杰,蒋亚东,葛 萌(电子科技大学光电信息学院,成都610051)摘要 有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。
有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电。
根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型。
阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势。
关键词 电化学超级电容器 导电聚合物 聚苯胺 聚噻吩 混合类型电容器 全固态超级电容器Progress in Research on Conductive Polymer Elect rode Materials for SupercapacitorsC H EN Guanghua ,XU Jianhua ,YAN G Yajie ,J IAN G Yadong ,GE Meng(College of Opto 2electronic Information ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610051)Abstract Conducting polymer is a kind of important supercapacitor electrode materials.The electronic deloca 2lization of polymer will be enhanced for the conjugate structure in doped state.Conducting polymers are divided into three kinds of basic types according to the kind of doping and association.The principle and classification of the con 2ducting polymer are introduced.Recent progress in research and development on conducting polymer electrode mate 2rials for supercapacitors is reviewed.K ey w ords electrochemical supercapacitor ,conducting polymer ,polyaniline ,polythiophene ,hybrid capacitor ,all 2solid 2state electrochemical supercapacitor 3国家自然科学基金(60771044);电子薄膜与集成器件国家重点实验室开放课题(KFJJ 200806) 陈光铧:男,1984年生,硕士,研究方向为有机高分子材料及器件 Tel :028********* E 2mail :ghchen4@ 徐建华:男,1966年生,教授,主要从事有机电子材料及器件研究 Tel :028********* E 2mail :xujh9913@0 引言超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点,有着广阔的应用前景,如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。
电化学储能材料的发展现状
电化学储能材料的发展现状电化学储能材料是指能够将化学反应与电能转换相结合的材料，具有良好的储能性能和循环稳定性。
电化学储能材料被广泛应用于电池、超级电容器等储能设备中。
目前，各种电化学储能材料的发展情况不尽相同，以下对其中几种电化学储能材料的发展现状进行探讨。
一、锂离子电池锂离子电池是目前应用最广泛的储能设备之一，已被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
其正负极材料主要有锂钴酸锂、锂铁磷酸、氧化钛、碳材料、硅材料等。
在这些正负极材料中，锂钴酸锂和锂铁磷酸的应用最为广泛，但这些材料在容量、安全性和成本等方面存在着诸多问题。
为逐渐解决这些问题，近年来出现了一些新型锂离子电池材料。
例如，锂硫电池、锂空气电池和固态锂离子电池等。
锂硫电池具有高能量密度和低成本的优点，但其容量衰减和电解液不稳定等问题仍需解决。
锂空气电池因其高理论能量密度而备受关注，但其稳定性和寿命等问题还需进一步研究。
固态锂离子电池因其高安全性和较高的能量密度而备受关注，但由于固态电解质的制备难度较大，其实际应用还需要进一步改进。
二、超级电容器超级电容器是一种高功率密度、长寿命的储能器件，其储能机制主要是靠电极分离储存电荷。
其特点是具有高速充放电能力、百万次的循环寿命和良好的耐高温性能。
超级电容器的电极材料主要有活性炭、金属氧化物、碳纳米材料等。
目前，碳纳米材料因其低成本、高表面积和良好的导电、催化特性等因素，成为超级电容器电极材料的主流。
然而，超级电容器的能量密度低，不适用于需要高能量密度的应用场合。
为了克服这一缺陷，一些新型超级电容器材料被研究出来，如嵌入型电极材料、纳米结构材料、有机杂化材料等。
这些新型电极材料能够显著提高超级电容器的能量密度和功率密度，拓展其应用范围。
三、锂硫电池锂硫电池是一种高能量密度的电化学储能设备，其优点是具有较高的能量密度和较低的成本。
锂硫电池的正极材料主要为硫材料，而负极材料为锂金属或碳材料。
锂硫电池的主要问题是其容量随循环次数的增加而逐渐下降，同时硫材料的低电导率和极化现象也会对其性能产生负面影响。
超级电容器发展现状
超级电容器发展现状
超级电容器是一种新型的电化学储能装置，具有高能量密度和高功率密度的特点，被广泛用于电动车、电网储能等领域。
目前，超级电容器的发展正处于快速增长的阶段，如下所述：
1. 技术改进：超级电容器技术在材料、结构和工艺方面都进行了重大突破和改进。
例如，采用新型电极材料、电解液和分离膜，可以提高能量密度和电容器的循环寿命。
2. 提高能量密度：超级电容器的能量密度一直是其发展的瓶颈，但近年来有了显著提高。
研究人员通过改善电极和电解液材料的性能，以及优化电容器结构，成功地提高了能量密度，并逐渐实现了与传统电池的竞争。
3. 增强循环寿命：超级电容器的循环寿命一直是限制其商业应用的一个关键问题。
近年来，通过优化电极材料、改进电极结构和添加电解液添加剂等手段，使得超级电容器的循环寿命得到了显著改善，并且能够满足许多应用的要求。
4. 应用领域扩大：随着技术的进步和成本的降低，超级电容器的应用领域正在不断扩大。
除了传统的电动车和电网储能应用，超级电容器还被应用于移动设备、智能家居、医疗器械等领域，为这些领域提供了更高效、更可靠的储能解决方案。
5. 市场前景广阔：超级电容器作为一种非常有前景的储能技术，其市场潜力巨大。
根据市场研究报告，预计到2030年，全球
超级电容器市场规模将达到数十亿美元，并且持续增长。
综上所述，超级电容器的发展正处于一个快速增长和改进的阶段。
未来，随着技术的不断创新和应用领域的扩大，超级电容器有望成为能源存储领域的重要组成部分，为我们的生活带来更多便利和可持续发展的机会。
电子化学技术的发展现状与未来趋势
电子化学技术的发展现状与未来趋势近年来，随着科技的进步和社会的发展，电子化学技术在各个领域得到了广泛的应用。
电子化学技术是指利用电子学和化学相结合的方法，研究和应用电子现象在化学过程中的作用。
它不仅可以帮助我们更好地理解化学反应和过程，还能够开发出更高效、环保的化学反应和材料。
电子化学技术的发展取得了显著的成果。
首先，电子化学技术在能源领域的应用已经取得了巨大的突破。
例如，通过电化学方法可以将太阳能转化为化学能储存，进而用于电力供应。
此外，电子化学技术还可以用于制备高效的催化剂，用于燃料电池、水分解等能源转化过程。
这些技术的应用使得清洁能源的开发和利用成为可能。
其次，电子化学技术在环境保护方面发挥了重要作用。
电解法是一种环保的水处理技术，可以通过电化学方法将废水中的有毒物质转化为无害的物质。
此外，电子化学技术还可以用于大气污染物的去除和废弃物的处理。
这些技术的应用有助于减少环境污染，保护生态环境。
此外，电子化学技术在生物医学领域也得到了广泛应用。
通过电化学方法，可以制备出高灵敏度的生物传感器，用于检测生物标志物和疾病诊断。
此外，电子化学技术还可以用于药物的传递和释放，以及组织工程和再生医学的研究。
这些技术的应用极大地推动了生物医学领域的发展。
未来，电子化学技术仍然有着广阔的发展空间。
首先，电子化学技术可以结合人工智能和大数据技术，实现化学研究和生产的智能化。
通过对大量实验数据的分析和挖掘，可以发现新的反应路径和催化剂设计规则。
这将极大地提高化学研究的效率。
其次，电子化学技术可以通过纳米技术的应用，进一步提高电化学反应的效率和特异性。
目前，电化学反应主要依赖于电极表面的活性位点。
通过纳米化技术，可以制备出高度分散的纳米触媒，提高电化学反应的速率和选择性。
这将有助于开发出更高性能的电化学设备。
另外，电子化学技术还可以结合材料科学和能源科学的研究，推动新能源材料和器件的开发。
例如，通过电化学沉积技术可以制备出高性能、可重复使用的电池材料和超级电容器材料。
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。
国内外超级电容器的研究发展现状
题， 燃 烧化 石 能源 产生 的粉 尘 导致 了 空气 恶 化。 有数 据 显示 近几 年 人类 癌
症病 发率 显 著增 加 ， 可 以断 定 是环 境
还原反 应 引发 的 电容 。 这 个法 拉第 电
荷 与提 供 的 电压 是 线性 的关系 ， 因此
这 个 电极 的 电化 学 行 为等 同于 一 个 电容 器 。 这个 电容 是 法 拉 第 （ 感 应 电 流） 引 发 而 非静 电引 发 ， 不 同于 双 电 层 电容 ， 所 以被 叫做 赝 电容 。
坡速度 、 充 电更快 、 电池寿命 更长等 。
了人们 常说 的双 电层 电容 。 有 别于 一 个真正 的电容器 ， 这 个 电容是 依赖 于
通过它 的电压 。 基 于双 电层 电容 的 电
增长， 全 世界 现代 化 自动化 程 度不 断 地进 步 和革 新 ， 能 源 的需 求量 也越 来 越大 。 然而， 传 统的化石 能源有 不断消 耗殆 尽 的趋 势 。 再 加上 数 十年 大量 化 石能 源的消耗 给地球环境 带来 了巨大 影响 。 例如 ， 温 室气体导 致全球变 暖和
究 的重点课题 。
式表现 出来 的 电化学特性 。 如今 ， 超 级
可再生能源 如风能 、 潮汐 能 、 太 阳
电容器 研 究是 一个 热点课 题 ， 电容 器
如 电动汽车等产业 ， 并带动下游产业发 展， 近 年来 许多研究 者都很 有兴趣 。 本
文介绍 了超级 电容 的背景 ， 从理论上解 释 了超级 电容器的 电化学工作原理 ， 并
ｆ Ｒ 。 Ｎ Ｔ ． Ｅ Ｒ
ｌ 一
国内外超级 电容器的研究发展现状
■ 文 ／周晓航 方 鲲 李 玫
电化学超级电容器电极材料研究进展
３ ． 黑龙江省科学院 ， 哈尔 滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ； ４ ． 黑龙江省科学院高技术研究院 ， 哈 尔 滨 １ ５ ０ ０ ２ ０ ） 摘要 ： 电化 学超 级 电容 器是 一 种 不 同 于 电池 和 传 统 电容 器 的 新 型储 能 器 件 ， 它是 一 种 高 效 、 清 洁 的 能 源 。 主要 介 绍 了
（ １ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＨ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｆ ａ ｎ ｇＡ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ８ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｐ ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｐ ｈ ａ ｒ ａｃ ｍ ｅ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ８ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ａ ｃ ａ ｅｍ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ４ ． Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ａ ｃ ａ ｅｍ ｄ ｙ ｆＳ ｏ ｃ ｉ ｅ ｃｅ ｎ ｓ Ｈ ｉ ｇ ｈ—ｔ ｅ ｃ ｈ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ ， １ ５ ０ ０ ２ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
电化学储能技术研究现状
电化学储能技术研究现状随着人类能源需求的不断增长和环境问题的不断加重，对于高效能源储存及利用的需求也越来越高。
电化学储能技术因其高效、环保，成为当前最受关注的技术之一。
本文旨在探讨电化学储能技术研究现状，并展望未来发展趋势。
一、电化学储能技术的基本原理电化学储能技术是通过将能量转化为电能来实现储能的技术。
其基本原理为在两块导电材料之间将电荷分离，形成电化学反应来储存能量，从而实现高效能源转化及储存。
二、电化学储能技术的种类目前，常见的电化学储能技术主要包括锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池、锌空气电池等。
锂离子电池锂离子电池是目前最主流的电池类型，被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
其优势在于能量密度高、自放电率低、循环寿命长等。
铅酸电池铅酸电池是较为传统的一种电池，但其在使用寿命以及能量密度等方面已经不如锂离子电池。
其主要应用在较为底层的设备上，如UPS电源。
镍氢电池镍氢电池的优点在于其对环境污染小，而且循环寿命较长，但其能量密度相对较低。
锌空气电池锌空气电池使用空气中的氧对锌进行氧化还原反应，其优势在于高能量密度、环保且材料安全。
三、电化学储能技术的研究现状1. 锂离子电池目前，主要的锂离子电池生产厂商包括宁德时代、比亚迪、LG 化学等。
随着电动汽车市场的迅速发展，锂离子电池的需求也呈现高速增长，如今市面上已经出现了多款电动汽车。
但同时也暴露出锂离子电池安全性问题，如短路、高温等，因此锂离子电池的安全性研究也成为了当前的热门话题。
2. 铅酸电池铅酸电池的主要优势在于成本低、可重复使用性好以及抗震性能强。
但与锂离子电池相比，铅酸电池的能量密度较低、充电时间长等问题限制其发展。
随着技术不断升级，铅酸电池也在逐渐“绿色化”，如在生产过程中采用生物降解材料等。
3. 镍氢电池镍氢电池被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
随着技术的不断改进，镍氢电池的能量密度逐渐提升，目前已达到与锂离子电池相当的水平。
《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》范文
《镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，超级电容器作为一种新型的储能器件，因其具有高功率密度、快速充放电、长寿命等优点，在电动汽车、混合动力汽车、可再生能源存储等领域具有广泛的应用前景。
其中，电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一。
近年来，镍基材料因其高比电容、良好的循环稳定性和成本低廉等优点，在超级电容器电极材料领域得到了广泛的研究。
本文旨在研究镍基超级电容器电极材料的制备工艺及其电化学性能。
二、镍基超级电容器电极材料的制备1. 材料选择与预处理本实验选用镍盐（如硝酸镍）为主要原料，通过化学法或物理法将其制备成镍基前驱体。
预处理过程中，将前驱体进行洗涤、干燥，以去除杂质，提高纯度。
2. 制备方法采用溶胶凝胶法或水热法等制备方法，将镍基前驱体与导电剂、粘结剂等混合，形成均匀的浆料。
将浆料涂布在集流体（如碳布、镍泡沫等）上，经过干燥、烧结等工艺，得到镍基超级电容器电极材料。
三、电化学性能研究1. 循环伏安法（CV）测试通过循环伏安法测试，可以研究电极材料的充放电过程及电化学反应机理。
测试过程中，施加不同扫描速度的电压，记录电流响应，分析电极材料的比电容、充放电性能等。
2. 恒流充放电测试恒流充放电测试是评估超级电容器电极材料性能的重要手段。
在恒定电流下对电极材料进行充放电测试，记录电压随时间的变化，计算比电容、能量密度、功率密度等参数。
通过多次充放电测试，评估电极材料的循环稳定性。
3. 电化学交流阻抗谱（EIS）测试电化学交流阻抗谱测试可以反映电极材料的内阻、电荷转移阻抗等电化学性能。
通过施加不同频率的正弦波扰动信号，测量电极材料的阻抗变化，分析电极材料的反应动力学过程及界面结构。
四、实验结果与讨论1. 制备工艺对电化学性能的影响实验发现，制备工艺对镍基超级电容器电极材料的电化学性能具有显著影响。
适当的溶胶凝胶时间、烧结温度和时间等工艺参数可以提高电极材料的比电容、充放电性能和循环稳定性。
电化学工程中的电极材料研究
电化学工程中的电极材料研究电化学工程是一门研究电化学现象和应用的学科，其相关领域包括了电池、电解质、电化学能量转换等。
而电极作为电化学中最重要的组成部分之一，在电化学工程中扮演了非常重要的角色。
电极材料的研究和开发对于电极性能的改进、电化学过程的优化以及电化学应用的发展至关重要。
本文将从电极材料的分类、电极材料的应用和未来趋势等方面阐述电化学工程中的电极材料研究。
一、电极材料的分类电极材料是指用于制备电极的材料，根据其电化学性质不同，可以将电极材料分为阳极材料和阴极材料。
阳极材料主要用于氧化反应，而阴极材料主要用于还原反应。
通常情况下，阳极材料和阴极材料都具有一些共性特征，比如说都需要具有良好的导电性、较高的化学稳定性、较低的内部电阻等。
但是在实际应用中，根据不同的需求和要求，电极材料又可以进一步分为单质电极材料、化合物电极材料以及复合电极材料等。
单质电极材料：单质电极材料是指仅由一种元素组成的电极材料，比如说金属、碳等。
这类材料具有天然存在的优势，不需要额外添加其他元素就可以具有一些优良的性质。
比如说，在燃料电池中，Pt金属被广泛地应用于阴极材料中，主要是因为Pt材料具有良好的电导率和催化活性。
化合物电极材料：化合物电极材料是指由多种元素组成的复合材料。
与单质材料不同的是，化合物电极材料需要在电极制备过程中添加其他元素以增强其性能。
举个例子，SnO2是一种常见的阳极材料，它可以和碳、氟化物等进行复合，以提升其稳定性和催化性能。
复合电极材料：复合电极材料是指由多种不同材料复合而成的电极材料。
这种材料种类繁多，常见的包括碳纤维复合材料、二氧化钛/碳复合材料等。
复合电极材料的一个重要作用是，通过复合不同的材料，我们可以在电极材料中获得更广泛的化学特性和物理特性，进而获得更大的用途。
二、电极材料的应用电极材料的应用广泛，常见的包括电化学反应、电子学、催化反应等。
在各种应用中，不同材料对于不同反应的协同作用具有独特的作用。
电化学储能技术的研究现状和应用前景
电化学储能技术的研究现状和应用前景随着全球能源消耗的不断增加，电力储能技术的研究越来越受到关注。
电化学储能技术是一种高效、稳定、可靠且环保的电力储存技术，已经被广泛应用于电动汽车、家庭储能、储能电站等领域。
一、电化学储能技术的种类电化学储能技术主要包括超级电容器、锂离子电池、镍氢电池、铅酸蓄电池等。
其中，超级电容器是一种能够高效地存储电荷的电子器件，具有快速充放电、高电能密度、长寿命、低成本等优点，已经广泛应用于电动汽车、储能电站等领域。
锂离子电池则是一种高性能、高能量密度、长寿命的电池，目前是电动汽车等领域的主要储能设备。
二、电化学储能技术的研究现状随着科技的不断进步，电化学储能技术也得到了迅速发展。
目前，锂离子电池领域的研究重点主要包括电极材料、液体电解质、固态电解质等方面。
例如，针对电极材料的研究，目前主要关注于提高其能量密度、循环寿命和安全性能。
液态电解质则是锂离子电池最常见的电解质，目前研究重点主要要解决的问题是提高其导电性和隔离性能。
为了提高电池的安全性能和稳定性，固态电解质也被广泛研究应用。
超级电容器方面，目前的研究重点主要是提高其能量密度和功率密度。
为了提高能量密度，研究人员将超级电容器与其他储能技术如锂离子电池、铅酸蓄电池等相结合，形成混合储能装置。
同时，研究人员也在探索新型的电极材料如石墨烯、碳纳米管等，以提高超级电容器的功率密度和循环寿命。
三、电化学储能技术的应用前景随着全球经济的快速发展和环保意识的增强，电化学储能技术将被广泛应用于各个领域。
例如，在电动汽车领域，电化学储能技术可以大幅提高电动汽车的续航里程和充电速度，为电动汽车的普及奠定基础。
在家庭储能领域，电化学储能技术可以解决家庭用电峰值和谷值不均衡的问题，为能源的合理利用和节约做出贡献。
在储能电站领域，电化学储能技术可以解决电网负荷平衡不足的问题，为电力系统的平稳运行提供支撑。
综上所述，电化学储能技术是目前储能技术的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
二氧化锰电化学电容器电极材料的研究
二氧化锰电化学电容器电极材料的研究应用化学 叶静婷叶静婷 指导老师：文建国副教授指导老师：文建国副教授（东莞理工学院化学生物工程系，广东，东莞，（东莞理工学院化学生物工程系，广东，东莞，523808523808523808））摘要：由于在移动通讯、由于在移动通讯、动力支持和环保型电动汽车中的潜在应用，动力支持和环保型电动汽车中的潜在应用，电化学电容器近年受到极大的重视，它具有比二次电池更高的比功率，比静电电容器更高的比能量特性。
电化学电容器由电极、隔膜和电解液构成，其中电极材料主要包括炭基、金属氧化物和导电聚合物。
根据储能原理，电化学电容器可分为双电层电容和准电容两种类型。
目前二氧化锰的制备方法多采用溶胶—凝胶法和电化学沉积法，但这些方法制备条件较为苛刻，不利于大量生产。
液相沉淀法是液相化学反应合成金属氧化物常用的方法，在实验室和工业生产均容易实现。
本文采用化学共沉淀法制得MnO2 电化学电容器电极材料，采用X 射线衍射（XRD ）、红外光谱（IR ）、X 射线光电子能谱（XPS ）、循环伏安(CV)、恒电流充放电和交流阻抗测试对该材料的晶体结构、化学成分及电化学性能进行了表征和测试。
学性能进行了表征和测试。
物相测试表明该电极材料为水合无定型α物相测试表明该电极材料为水合无定型α-MnO2。
用该电极材料制得的电化学电容器兼具双电层电容和法拉第准电容两种电荷储存机理，且以双电层电容为主。
循环伏安测试和恒流充放电测试均表明，电极在Na2SO4溶液中比在KOH 溶液中表现出更好的电容性，溶液中表现出更好的电容性，而且比容量随扫描速率和电流的而且比容量随扫描速率和电流的增大而减少。
在10mA 的充放电流下测得的单电极比容量可达307.5F/g 。
关键词：二氧化锰 电化学电容器 电极材料一、综述(一) 概述概述1、概念、名称及类别、概念、名称及类别电化学电容器（电化学电容器（Electrochemical Capacitor, EC Electrochemical Capacitor, EC）是一种储能元件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
除了对碳材料进行活化外，还可经过处理使其表面富含 某一种官能团。W. Y. Kim 等[5]使用 SBA-15 为可移除模板，含 氮碳化物为前驱体制备了富氮官能团的有序介孔碳纳米管。 研究发现 2 mA 时，在 1 mol/L H2SO4 中材料的最大比电容为 205 F/g，循环伏安分析表明材料的稳定性非常好。相似的 H. L. Guo 等 [6] 使用硼酸和氮气作为前驱体，NiCl2·6 H2O 为底 物，制备了一系列 B、N 共掺杂的多孔炭(BNC)。电化学研究
２．２ 导电聚合物型还原电容器
由于 20 世纪 70 年代对导电聚合物的研究取得了重大成 果，随后发现其可应用在能量存储装置中。导电聚合物具有较 高的电导率、化学及电化学稳定性。其上产生的还原电容是源 于聚合物分子链上共轭 p- 键快速可逆的氧化还原过程。因此 对其在电解质中产生的还原电容进行了广泛的研究。
K. W. Chang 等[8]使用凝胶型酚醛树脂为有机底物，制备 了具有高比表面积的中空介孔炭球。25 mV/s 时，最大比电容 可达到 132 F/g，1 000 mV/s 的容量保留达 90%，并且在 25～ 1 000 mV/s 范围内 CV 曲线表现出理想的矩形。
２ 还原型电容器
２．１ 金属氧化物
由于经活化处理后材料具有层式的孔结构，高比表面积， 大的孔体积及合适的孔径分布。K. S. Xia 等[4]使用 CO2 对有 序介孔碳进行活化，制备了一系列的介孔碳材料。研究发现经 CO2 活化处理后，材料在 6 mol/L KOH 中表现出了非常好的 电容性能。当扫描速率为 2 mV/s，950 ℃活化 6 h 后材料达到 最大质量比电容 223 F/g，最大体积比电容 54 F/cm3。在 50 mV/s时的容量保留达到 73%。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ （ＥＣ） ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ＥＣ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｔｈｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｗｈｉｃｈ ＥＣ ｍｅｅｔｓ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＥＣ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＥＣ； ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ； ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ； ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ
展望。
关键词：电化学容器；电极材料；双电层；赝电容
中图分类号：ＴＭ ５３
文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－０８７ Ｘ（２０１０）０７－０７３８－０４
Recent progress of electrode materials for electrochemical capacitors
LIANG Zi-lei, CHEN Chong-kuan, CHEN Tong, LIU Ji-bo, MI Guo-min (Dandong Scking Electronic Development Co.,Ltd., Dandong Liaoning 118002, China)
２０１０．密度为 0.1 A/g，BNC-9 和 BNC-15 的最大比电容 分别为 268、173 F/g。当电流密度增加至 1 A/g 时，能量密度分 别为 3.8、3.0 Wh/kg，功率密度为 165、201W/kg。
１．３ 新型碳材料
晶须结构有利于离子在材料孔道间进行快速的迁移， Shigenori Numao 等[7]通过隔热反应制备出了具有超薄石墨壁 的介孔碳纳米晶须(MCDs)。扫描速率在 400 mV/s，峰电流密 度超过 40 A/g 时，材料的循环伏安曲线呈现出完美的矩形。 当电极材料达到 300 mm 厚时，最大功率密度可达到 1.5×104 W/kg，最大能量密度可达到 2.6 Wh/kg。
综
述
电化学电容器电极材料研究现状
梁子雷， 陈崇宽， 陈 彤， 刘继波， 米国民 (丹东思凯电子发展有限责任公司，辽宁 丹东 118002)
摘要：综述了当前就提高电化学电容器能量密度所取得的研究进展。并针对电极材料的不同改性方法及涌现出的新材
料，详细介绍了各种电化学电容器的电化学性能。指出了电化学电容器在发展中面临的问题，并对其应用前景进行了
不同的制备方法会使同样的材料表现出明显的性能差 别。V. D. Patake[10]等通过电沉积的方法在不锈钢底物上沉积 了无定形和多孔 RuO2 薄膜。循环伏安研究表明，0.5 mol/L H2SO4 溶液中，最大比电容可达到 650 F/g。发现材料表面形态 会影响 RuO2 电容大小。K. H. Chang 等[11]通过改进后的溶胶 凝胶法制备了水合 RuO2·x H2O 化合物。研究发现，经 225 ℃ 水热处理 24 h 后，所制备 RuO2·x H2O 化合物的平均粒径只 有 7 nm，比电容可达到 390 F/g。 ２．１．２ ＭｎＯ２ 活性材料
由于对材料在尺寸大小上的限制，就迫使研究人员提出新 方法以制备颗粒相对较小及新型材料。Z. P. Feng 等[12]通过电 化学沉积的方法制备了 MnO2 多层纳米簇，电化学研究表明，1 mol/L Na2SO4 电解液中，5 mV/s 的扫描速率下，最大比电容可 达到 521.5 F/g。W. Xiao 等[13]通过水热法合成了单晶 a-MnO2 纳米管。电化学研究表明，电极具有很高的比电容和功率性能。 出色的电容行为是源于纳米管的微结构及结构中的孔洞。 ２．１．３ 其它金属氧化物活性材料
电化学分析技术在电极活性材料制备过程中发挥了重要 作用。H. R. Ghenaatian 等[19]使用反向脉冲伏安技术(RPV)将自 掺杂聚苯胺纳米纤维沉积在 Pt 上。电化学研究表明，电流密 度为 5 mA/cm2 时，电容器达到最大比电容 480 F/g，最大比功 率 430 W/kg，最大比能量 9.40 Wh/kg。
电化学电容器是一种能快速存储 / 释放能量的储能装置， 由于其存储的电容值远远高于传统电解电容器，因此又将其称 作超级电容器。电化学电容器因其具有较高的功率密度(超过 1 kW/kg)，长循环寿命(超过 105 次)而成为研究的热点[1]。基于 电荷存储的机理可知，无论是双电层型电容器(EDLC)还是还 原型电容器，在充放电过程中都不会发生电极 / 电解质界面 处的电荷转移，这就导致其能量密度要小于电池体系，限制了 电容器的应用。虽然通过与锂电池或是燃料电池组合后，可弥 补二者在能量密度和功率密度上的缺陷，但如何提高电容器 的能量密度才是首要解决的问题。随着理论研究的深入与材 料学的发展，相继又开发出了两种新型的电容器：混合型电容 器和电池型电容器，以及一大批可用于电化学电容器的电极 材料。因此本文以提高电化学电容器能量密度为目的，分别从 材料的改性，新型电极材料的研发等方面介绍了电化学电容 器的研究现状。
电极材料的表面形态也会对电容量产生很大影响。C. A. Amarnath 等[20]通过无电表面聚合技术在导电铟 - 锡底物上组 装了(沉积了)PAN 纳米棒和纳米球。研究表明纳米棒的比电容 (592 F/g)要高于纳米球(214 F/g)。而 G. C. Xu 等[21]在硫酸介质 中，于不锈钢底物上电化学沉积了一层聚苯胺(PAN)。当使用 对 甲 苯 磺 酸 为 电 解 质 溶 液 时 ，1 mV/s 时 的 最 大 比 电 容 为 431.8 F/g。20 mV/s 时，库仑效率仍能高达 95.6%。
２．３ 导电聚合物 ／ 金属氧化物
同样作为还原型电容器电极材料，导电聚合物与金属氧化 物混合后会产生一种协同效应，互相弥补了二者在电化学性能 上的不足。Z. A. Hu 等[22]通过溶胶凝胶法制备出了纳米 SnO2， 并将其植在网状的 PAN 上。电化学研究表明，材料的最大比电 容为 305.3 F/g，最大能量密度 42.4 Wh/kg，库仑效率高达 96%。
自 1971 年 [9] 首次报道 RuO2 可用作电极材料以来，对 RuO2 在超级电容器领域应用进行了系统而全面的研究。经过 理论计算可知，金属氧化物所产生的还原电容是双电层电容 的 10～100 倍。因此对于大容量电容器的应用来说，此类材料 有着广阔的发展空间。 ２．１．１ ＲｕＯ２ 活性材料
收稿日期：２００９－１２－２６ 基金项目：辽宁省科学技术厅研究资助（２００８２４） 作者简介：梁子雷（１９８５—），男，辽宁省人，研究员，主要研究方向 为超级电容器与电极材料。
并且取得了相当的研究成果[2]。因此以下主要从活化工艺改 进、掺杂、新材料等方面进行介绍。
１．１ 碳材料活化工艺改性
一般来说碳的活化过程可以分为两种：热活化和化学活 化，以增加材料的孔体积、比表面积及一些易挥发的裂解产物 等。Y. M. Tian 等[3]通过模板法，由酚醛树脂制备了介孔炭，并 与商品化的介孔碳纤维(AVF)和微孔活性炭(MiC)一道在 N2 中，经 1 200 ℃高温处理，然后使用 30% KOH 为电解质，组装 了超级电容器。由于材料介孔所占比例增加，晶体结构发生了 扩张和重组，从而材料的石墨化程度增加，电导率增加，内阻 下降，电容量增加，CV 曲线表现出理想的矩形。
１ 双电层型电容器（ＥＤＬＣ）
以碳材料为主的 EDLC 研究的最早，最为广泛。众所周 知，碳材料一直在能量存储装置中发挥着重要作用，比如说： 它可以用作电子导电添加剂、电子转移催化剂、嵌入型材料主 体及热量转移控制剂等。当然基于上述原因，碳材料也可以用 作 EDLC 电极材料。目前已知可作为 EDLC 电极活性材料的 炭有：活性炭(AC)、炭气凝胶、碳纤维、玻璃碳和碳纳米管等，