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超级电容器用什么材料做较好

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2021-09-18 10:57:00【

制作超级电容器的电极材料在大体上可以分为碳材料、导电聚合物、金属氧化物这三类。因为电极的优劣会直接影响到电容器的性能,它是超级电容器的重要依托。所以价廉的电极材料一直以来备受人们的追捧。下面就从电极的材料选取方面来讲述不同材料电极对于超级电容器的性能的影响。

 

①.碳材料

对于超级电容器的电极的材料选取时间来看,碳材料可以说是被最早应用上的。因为其价格低廉,性能优异,所以被看重。从碳材料被应用一直到现在,大约历经了六十多年的时间。期间的发展过程,可谓艰辛。碳材料,有着巨大的比表面积,意味着具有的电容量也就越大。另外,碳材料表面上的官能团,表面密度等对电容量的影响也非常的大。而带的官能团不同,也就意味着储存电荷的能力也就不同。而我们知道,他可以带成千上万种不同类型的官能团,至今,科学家们已经证实了有以下几种碳材料可以应用于超级电容器的电极材料。

 

碳材料 

 

②.活性炭

之所以选择活性炭材料作为超级电容器的电极材料,是因为活性炭具有较高的电导率。我们知道,作为活性炭材料,电导率是随着材料的表面积的增加而降低,而活性炭材料虽然有着很高的比表面积,但是其表面积却很低,所以它会有很高的电导率。

 

活性炭 

 

③.碳纳米管

由于碳纳米管具有非常好的导电性,结晶度高比表面积大等优点,所以将碳纳米管作为超级电容器的电极材料是极好的选择。由于碳纳米管表面有着很大的比表面积以及丰富的官能团,所以对于电荷的吸附能力是非常强的,也能形成双电层不光具有双电层电容器的特效,还有氧化还原的能力。吸收电荷的能力也就随之增强。据统计增加了比表面积的碳纳米管在吸收大量的官能团之后,要比活性炭吸附的电荷量多30%左右。并且重复循环次数也会显著提升

 

碳纳米管

 

 

④.金属氧化物

上世纪九十年代,科学家们通过大量的实验现象表明,一些金属的氧化物也具有很强的氧化性,可以用来作为超级电容器的电极材料。比如说用电化学沉积法制备的MnO2电极材料,比用导电聚合物作为电极材料的电容储备量竟然能高出40%以上。而且经过充放电等2500次之后,电容量的衰减不到7%。这是金属氧化物作为电极的一个最大的优点,耗损很少。正如双层电容器的工作原理那样,它的导电原理是通过电极上的导电聚合物的氧化还原来储存能量的。发生氧化还原反应之后,能在聚合物表面上形成大量的N型和P型掺杂,使其储存了高密度的电荷,所以会产生一定规模的电容

 

金属氧化物

 

⑤.导电聚合物

正如赝电容器的工作原理那样,它的导电原理是通过电极上的导电聚合物的氧化还原来储存能量的。发生氧化还原反应之后,能在聚合物表面上形成大量的N 型和P 型掺杂,使其储存了高密度的电荷,所以会产生一定规模的电容。现在的导电聚合物电极材料一般分为三类:

其一,两种电极都是N型掺杂。

其二,两种电极都是P型掺杂。

其三,两种电极,一个是N型掺杂,一种是P型掺杂。

并且第三种是两种掺杂类型不同的电极,对阴阳离子的吸附能力要强一些,所以第三种混合掺杂型会使得电容器储存电能的能力大大增强。虽然它的储存电能的能力很强,并且温度范围宽,但是其造价成本很高,做成的品种和类型也远不如活性炭材料做成的种类多

 

导电聚合物

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