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超电容总结范文 电能储存装置提出了低成本!高容量!长寿命及高安全等要求本文基于导电高聚物!碳材料以及金属氧化物等超级电容器用三类主要电极材料,利用扫描电镜(SEM)!X射线衍射仪(XRD)!红外光谱(IR)!循环伏安(CV)!交流阻抗测试(EIS)和恒流充放电等现代分析测试手段,探求新型复合材料的合成制备方法,研发具有特殊微观结构!高性能超级电容器用电极材料当前，超级电容器的电极材料主要有活性炭材料、导电聚合物及其复合材料和过渡金属氧化物及其复合电极材料氧化锰、氧化钴和氧化镍电极材料是一类性能较好的超级电容器电极材料，本实验用简单的沉淀方法制备出了高容量的氧化镍、氧化钴和氧化锰及它们的复合超级电容器电极材料隔膜的作用就是防止两个电极物理接触的同时允许离子通过，隔膜是由微孔材料制成的 1、超级电容器作为一种新型储能装置，是一种介于传统电容器和充电电池之间具有快速充放电的新型功率型能源存储设备。 由于其具有较高的能量密度和功率密度、较宽的工作温度范围以及优异的循环性能等特点在航空航天、国防数字通信设备、电源供应、存储备份系统以及先进的汽车如混合动力汽车和燃料电池汽车等方面都有很广阔的应用前景，从而引起科研工作者对研究超级电容器的广泛关注。 2、超级电容器的特点图1.1比较了超级电容器与锂离子电池等其他储能装置的特点。 从图中可以看出，超级电容器的功率密度范围为110kW kg1，很显然与锂离子电池相比超级电容器的功率密度要大很多。 超级电容器介于传统电容器和电池之间，具备传统电容器高功率密度和电池高能量密度的特点，弥补了传统电容器和电池之间的空白。 超级电容器存储的电荷处在固体电极材料的表面而不是其内部，在充放电反应中不受固体电极中离子传导的限制，因此，与电池相比，超级电容器的充放电速率更快。 正是由于这一点，所以超级电容器具有很高的功率密度。 表1.1给出了蓄电池、超级电容器和传统电容器详细的性能对比数据。 由图1.1和表1.1可以得知，超级电容器具有高功率(10kW kg1)、循环寿命长(可达10万次以上)、充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度范围宽和安全性高等特点。 超级电容器的原理及分类根据储能机理的不同，超级电容器可分为双电层电容器、法拉第赝电容器以及非对称混合电容器。 (1)双电层电容器(EDLC)图1.2展示了双电层电容器的工作原理。 从图中可以看到双电层电容器主要由活性电极、集电器、电解液、隔膜等几个部分组成。 双电层电容器的储能机理是基于电极和电解液界面的电荷分离。 当充电时，电解液中的正负离子在电场的作用下分别移动到电极表面附近，并在电极和电解液的界面处形成电荷相反的电荷层，即为双电层。 当放电时，电极上的正负电荷与溶液中相反电荷的离子相互吸引，从而在正负极之间形成相对稳定的电位差，这就是双电层电容器的充放电原理。 由此可见，双电层电容器的充放电过程是一个静电过程，性能稳定，与利用化学反应进行能量存储的蓄电池不同。 电极活性物质形成的有效吸附面积决定了双电层的电荷存储性能。 (2)法拉第赝电容器(Pseudocapacitance)法拉第赝电容器是根据法拉第储能机理进行能量存储的，主要是利用电活性物质在电极表面或体相的二维或准二维空间内进行欠电位沉积，快速可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应产生的赝电容来实现能量的存储。 其充放电机理为当充电时，电解液中的正负离子在电场的作用下分别移动到电极和溶液界面附近，在界面处存在一个与电解液离子发生氧化还原反应的体相，即通过氧化还原过程存储电荷，当放电时，聚集在电极表面的电荷又按原路返回到电解液中。 由此可见，法拉第赝电容不仅发生在电极表面，而且可以深入到电极体相。 法拉第赝电容器具有比电池更快的反应速率，但是其电容特性又不同于双电层电容器，主要是由于一方面，两电极电位随电流呈线性变化；另一方面，当对电容器进行线性电压扫描时，即电压随时间呈线性关系，电路中的电流几乎恒定，具有典型的电容特性。 通常主要以金属氧化物(如MnO 2、NiS)和导电聚合物作为法拉第赝电容器的电极材料。 (3)非对称混合电容器(AHEC)非对称混合电容器是利用储能机理不同的两种电极材料作为正负极，在一极上采用与电解液发生氧化还原反应的材料作为电极材料通过电化学反应存储和转化能量，在另一极上一般采用双电层电容材料作为电极通过双电层机理存储能量。 由此可见，非对称混合电容器具有比双电层电容器更高的能量密度和更宽的电压范围，而与电池相比其具有更高的功率密度。 因此，非对称混合电容器以其独特的优势逐渐成为电容器研究的热点。 通常采用金属氧化物(如MnO 2、CoO、NiOH)、导电聚合物作为正极，炭材料作为负极，这样组成的电容器具有更加优异的储能特性。 最近等研究了一种具备高能量密度和功率密度的非对称超级电容器，其中以炭纳米纤维和二氧化锰的复合物作为正极，以氮掺杂炭纳米纤维作为负极组成非对称超级电容器，超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。 传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。 传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通常要求尽可能的薄。 超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。 超级电容器电荷分离开的