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生物质衍生碳材料的制备及其作为超级电容器电极材料的性能研究
摘 要：随着科学技术的发展，能源问题是重点研究的方向之一，清洁能源是实现可持续发展的重要条件。超级电容器由于功率密度高、循环寿命长、充放电速度快、绿色环保等优点成为一种非常有前景的能源装置，而生物质资源也是一种来源广泛、环保的可再生资源。因此，本文主要介绍了超级电容器以及其研究现状，并总结了生物质衍生碳材料用作双电层超级电容器的应用及研究进展；最后对未来以生物质为原材料用作超级电容器的应用进行了展望。
关键词：生物质; 多孔碳; 超级电容器
Abstract: With the development of science and technology, energy is one of the key research directions. Clean energy is an important condition for achieving sustainable development. Supercapacitors have become a promising energy device due to their high power density, long cycle life, fast charge and discharge, and environmental protection. Biomass resources are also a renewable resource with a wide range of sources and environmental protection. Therefore, this paper mainly introduces supercapacitors and their research status, and summarizes the application and research progress of biomass-derived carbon materials as electric double layer supercapacitors. At the same time, the research purpose and significance of this topic are put forward.
Key words: biomass; porous carbon; supercapacitors
1 前言
由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重，研究者们愈发关注替代内燃机的新型能源装置，并且在混合动力、燃料电池和化学电池产品的开发及应用研究取得了一定的成效，但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高等弱点[24-25]，一直没有很好的解决办法。超级电容器具有可多次使用、温度使用范围广、稳定性较好、安全等优异的特性，可以部分或全部替代传统的化学电池用于各个方面，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。因此，世界各国都致力于超级电容器的研究与开发。上世纪九十年代，美国商界就出现了把这项技术应用于新能源汽车行业的想法，同年《商业日报》中也指出要把超级电容应用于新能源汽车行业，俄罗斯在1996年研制出了利用超级电容器作为驱动的新能源汽车的样板[18]。
1.1 超级电容器的简介
超级电容器是一种利用物理或化学作用在电极或和电解液中实现电能储存的装置，也是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置。因而相较于传统的电容器和电池，既具有电容器快速充放电的性能，同时又具有电池的储能特性，并且有更高的能量密度与功率密度、使用寿命更长、对环境的污染更小以及有较好的电化学性能，能够弥补电池和普通电容器存在的问题[1]。超级电容器的优点如下几点：
图1 传统电容器、超级电容器、二次电池的能量密度和比功率关系
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