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石墨烯VS碳纳米管—炭材料在超级电容器中的应用

北极星储能网  来源:烯碳资讯    2016/8/25 10:09:24  我要投稿  

北极星储能网讯:近些年来,作为能源存储设备的一种,超级电容器由于具有高的功率密度、超长的循环寿命以及能够结合传统的电容器(具有很高的输出功率)和电池/燃料电池(具有高的能量密度)的一些优点,受到越来越多的关注。

目前,超级电容器越来越多地应用于混合动力电动车、大型工业设备、记忆备份设备以及可再生能源发电厂等领域。近年来,超级电容器无论是在理论方面还是在实际应用方面都有了较大的进展。如图1 所示,可以看到多种能量转换和存储装置中,超级电容器在高功率密度应用方面扮演了一个重要的角色,但其能量密度方面的不足仍成为目前限制其广泛应用的关键问题。


超级电容器电极材料一个最显著的特点是具有大的比表面积,这是因为无论是双电层电容器还是法拉第超级电容器,其存储电荷都是在材料的表面,比表面积越大,其所能存储的电荷就越多,容量就越大。通过将传统结构的电极材料向纳米结构进行转变使电化学超级电容器有了很大的进展。

纳米结构所具有的超大的比表面积对提高电极材料的利用率有很显著的作用,从而有效提高了电极的性能。许多种纳米炭材料已经被用做超级电容器的电极材料。纳米炭材料很容易通过一些相对简单的合成过程获得,且大多数的炭材料环境友好、成本较低。

大多数的炭材料都拥有较好的导电性与稳定性,从而使得炭材料作为超级电容器的电极材料具有比其它电极材料更长的使用寿命。目前大多数的双电层电容器都用高比表面积的多孔炭材料作为其电极活性材料,多孔炭材料是超级电容器传统的电极材料,由于它的低成本和原料丰富等优点,至今仍然受到人们的关注。很多有机材料都是可以用来生产炭材料的自然资源,如食物残渣。近年来,新型碳纳米管石墨烯在超级电容器中的应用研究已经得到快速发展。

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