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《电化学电容器中炭电极的研究及开发Ⅱ.炭电极.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第#,卷第!期新型炭材料ABC*#,4B*!!""!年%月456789:;4<8=59>8?@DEF*!""!文章编号：#"",$--!（,!""!）"!$""%’$"+电化学电容器中炭电极的研究及开发!*炭电极刘辰光，刘敏，王茂章，成会明（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室，辽宁沈阳##""#%）摘要：总结了各种炭材料作为电化学电容器电极材料的研究和开发现状，分析了炭材料的比表面积、孔分布、孔容、表面官能团、石墨微晶取向等特性，极化电极的制作工艺、电极密度、电极厚度、电极导电性以及附加准电容等电化学特性
2、对电化学电容器性能的影响，着重介绍了近几年来用纳米碳管作电化学电容器极化电极所取得的进展，并展望了纳米碳管在这一领域应用的前景。关键词：电化学电容器；炭电极；纳米碳管中图分类号：-.!’!文献标识码：/#前言累的电容量!可由式（#）表示，!.!!"!（/’""）·0"（#）近年来，具有高功率密度和能量密度的电化学其中，!为电解液的介电常数，!为真空时介电常电容器（!&）和超级电容器得到了快速发展。为了"获得高性能的!&，开发具有高比电容量的极化炭电数，"为电极表面至离子中心的距离，"为电极界面极成为最核心的课题［#］。的
3、表面积。显然，电极界面"大，所积累电容量也就炭材料具有优良的导热和导电性能，其密度低，愈大。因此，具有较高表面积并且电化学惰性的各抗化学腐蚀性能好，热膨胀系数小，弹性模量不高。种炭材料受到格外重视。可通过不同方法制得粉末、块状、纤维、布、毡等多种实验表明，在水溶液和水银电极界面形成的电［!］双层比电容量为!"!1("#3/,"!，在清洁的石形态，被广泛用于电化学领域作电极材料。!&，#3/,"!［!］特别是电双层电容器（!01&）的电容量主要是在极墨表面电双层比电容量为!"#3/,"左右。如果!化电极的双电层上积累电荷，
4、单位比电容条件下电用表面积为#""""/*的活性炭（/&）作电极，则其极的表面积愈大，则单位重量或体积电极的电容量理论质量比电容为：炭的比表面积2炭的电双层比就会愈高。因此在研究!&的一开始，就考虑用活电容量.!""3/*。然而研究表明，在#"4%/15!67’!!性炭之类有较大比表面积的炭材料作为电极材中用##"""/*1#("""/*的活性炭作电极时，所测［(，’］得的质量比电容仅为#!"3/*1#%"3/*［&］，说明实际料。然而，影响极化炭电极的比电容除了表面积外，还存在许多其它的因素。本文在讨论这些影响情况比较
5、复杂。首先，各种类型的炭材料，其单位表因素的基础上，将介绍各种实用炭材料，特别是纳米面积的比电容量并不一样；其次，电解质中的离子可碳管（&2-）作为一种新型电极材料的研究开发状况能难以进入对表面积有较大贡献的微孔（3!)"）。［!］及发展趋势。早期的大量工作表明，多数多孔炭的比电容量要!比通常引用的金属电极的电容量（即!"#3/,"1!影响电化学电容器比电容的因素!!("#3/,"）低，有的还不到#"#3/,"，而低表面积的石墨粉、热解石墨及玻璃炭等的比电容值却在!"#比表面积!!!"#3/,"1("#3/,"，这说明微
6、孔表面积实际上在在极化电极和电解液界面形成的电双层中所积形成双电层时并未起决定性作用。对特定的酚醛基收稿日期：!""#$"%$"&；修回日期：!""#$#!$!&基金项目：国家自然科学基金（&""!&!"’，&""(!"!"）和中国科学院创新项目通讯作者：成会明，!$"#$%：&’()*)$"+*#,*,)作者简介万方数据：刘辰光（#+,($），男，吉林省吉林人，博士研究生，主要从事纳米碳管的电化学应用研究。第!期刘辰光等：电化学电容器中炭电极的研究及开发"-炭电极·,"·纤维炭化后得到的活性炭纤维（!"#）来说，其质量
7、比电容随其比表面积的增大而线性增加，例如表面!!积为!"##$$%的!"#，其比电容量是%##$$%&!’"##$$%!"#的(倍，但它的先决条件是其中)!&$的孔所占体积含量要在"#*以上。!"!孔分布按照国际纯粹与应用化学会（’()!"）分类，多孔材料的孔可分成三类：即微孔（+!&$）、中孔（!&$&"#&$）和大孔（)"#&$）。大多数!"材料!中大孔所形成的表面积通常小于!$$%，与中孔和微孔（*+,-./.-0）表面积相比可以忽略不计，而总表图’炭基电容器系统在3!#时，可能（虚线）和可达到（实线）面积通常也被
8、分为微孔表面积和不包括微孔表面积电容量与电极材料孔径的关系在内的所谓外表面积（1230-&4567-84,0）。如果微孔#+%-’!=4+54>50（<46;0<5+&0）4&<4,,066+>50（6.5+<5+&0）,4/4,+3?.8表面积和外表面积都有同样的电吸附性能，即单位,4->.&2>460<,4/4,
