基于氧化还原电解液调控氧化铁电化学电容性能文献综述

 2022-11-16 17:19:10

文 献 综 述

1引言

随着便携电子设备的普及,锂离子电池作为供能装置成为了生活中重要的一部分。然而,锂离子电池的循环寿命较低,充电时间较长,[1,2,3]大规模使用不仅面临资源短缺的问题,对环境也造成了较大程度的污染,并且锂离子电池越来越难以满足电子器件与日俱增的功率密度要求,因此,科学家们逐渐转向超级电容器的研究。超级电容器具有较高的功率密度和循环寿命,且其能量密度比传统电容器要高,充电速度也较快,因此有其广阔的应用前景。但超级电容器的能量密度次于二次电池,这一缺陷严重限制了超级电容器的应用,于是当今很多电化学研究人员都致力于提高超级电容器的能量密度,使其更好地给人类提供便利。信息、能源、材料是当今社会发展的三大支柱,能源材料的研究更是重中之重。

2 超级电容器

电容器一般由正负极活性材料、正负极集流体、电解液、隔膜和外包装组成。

2.1超级电容器分类

根据电极材料不同的储能机制,超级电容器可分为双电层电容器、法拉第赝电容器和混合型超级电容器三类。

双电层电容器的充放电是通过电极材料与电解液接触面上正负电荷的积累与消散实现的,因此不受氧化还原反应动力学的限制,[4]而具有较高的功率密度,但能量密度受接触面积约束,不适于大规模使用。

法拉第赝电容器则是通过电极材料表面或内部发生的可逆氧化还原反应来实现能量的储存,因此其比电容高于双电层电容器,但功率密度却略低。

混合型电容器又称非对称超级电容器,正负极分别使用能量型电极和功率型电极而使其兼具高能量密度和高功率密度。

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