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超級電容器用什么材料做較好

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2021-09-18 10:57:00【

制作超級電容器的電極材料在大體上可以分為碳材料、導電聚合物、金屬氧化物這三類。因為電極的優劣會直接影響到電容器的性能,它是超級電容器的重要依托。所以價廉的電極材料一直以來備受人們的追捧。下面就從電極的材料選取方面來講述不同材料電極對于超級電容器的性能的影響。

 

①.碳材料

對于超級電容器的電極的材料選取時間來看,碳材料可以說是被最早應用上的。因為其價格低廉,性能優異,所以被看重。從碳材料被應用一直到現在,大約歷經了六十多年的時間。期間的發展過程,可謂艱辛。碳材料,有著巨大的比表面積,意味著具有的電容量也就越大。另外,碳材料表面上的官能團,表面密度等對電容量的影響也非常的大。而帶的官能團不同,也就意味著儲存電荷的能力也就不同。而我們知道,他可以帶成千上萬種不同類型的官能團,至今,科學家們已經證實了有以下幾種碳材料可以應用于超級電容器的電極材料。

 

碳材料 

 

②.活性炭

之所以選擇活性炭材料作為超級電容器的電極材料,是因為活性炭具有較高的電導率。我們知道,作為活性炭材料,電導率是隨著材料的表面積的增加而降低,而活性炭材料雖然有著很高的比表面積,但是其表面積卻很低,所以它會有很高的電導率。

 

活性炭 

 

③.碳納米管

由于碳納米管具有非常好的導電性,結晶度高比表面積大等優點,所以將碳納米管作為超級電容器的電極材料是極好的選擇。由于碳納米管表面有著很大的比表面積以及豐富的官能團,所以對于電荷的吸附能力是非常強的,也能形成雙電層不光具有雙電層電容器的特效,還有氧化還原的能力。吸收電荷的能力也就隨之增強。據統計增加了比表面積的碳納米管在吸收大量的官能團之后,要比活性炭吸附的電荷量多30%左右。并且重復循環次數也會顯著提升

 

碳納米管

 

 

④.金屬氧化物

上世紀九十年代,科學家們通過大量的實驗現象表明,一些金屬的氧化物也具有很強的氧化性,可以用來作為超級電容器的電極材料。比如說用電化學沉積法制備的MnO2電極材料,比用導電聚合物作為電極材料的電容儲備量竟然能高出40%以上。而且經過充放電等2500次之后,電容量的衰減不到7%。這是金屬氧化物作為電極的一個最大的優點,耗損很少。正如雙層電容器的工作原理那樣,它的導電原理是通過電極上的導電聚合物的氧化還原來儲存能量的。發生氧化還原反應之后,能在聚合物表面上形成大量的N型和P型摻雜,使其儲存了高密度的電荷,所以會產生一定規模的電容

 

金屬氧化物

 

⑤.導電聚合物

正如贗電容器的工作原理那樣,它的導電原理是通過電極上的導電聚合物的氧化還原來儲存能量的。發生氧化還原反應之后,能在聚合物表面上形成大量的N 型和P 型摻雜,使其儲存了高密度的電荷,所以會產生一定規模的電容。現在的導電聚合物電極材料一般分為三類:

其一,兩種電極都是N型摻雜。

其二,兩種電極都是P型摻雜。

其三,兩種電極,一個是N型摻雜,一種是P型摻雜。

并且第三種是兩種摻雜類型不同的電極,對陰陽離子的吸附能力要強一些,所以第三種混合摻雜型會使得電容器儲存電能的能力大大增強。雖然它的儲存電能的能力很強,并且溫度范圍寬,但是其造價成本很高,做成的品種和類型也遠不如活性炭材料做成的種類多

 

導電聚合物

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