碳材料与氧化石墨烯复合对超级电容器的性能研究文献综述

 2021-12-26 16:19:22

全文总字数:5201字

文献综述

文 献 综 述一、选题的目的和意义随着便携式电子设备、无线传感器和电动汽车的快速发展,体积小、功率密度高、使用寿命长的微型能量存储设备的开发越来越受到人们的重 视。

超级电容器因具有快速充放电能力、长循环寿命和高功率密度等优点而被广泛关注。

按照储能机理的不同,超级电容器的电极材料可分为三类:第一类是以多孔炭为代表的双电层电容材料,其通过离子在电极表面的快速双电层吸脱附进行储能;第二类是以金属氧化物、导电聚合物等为代表的法拉第赝电容材料,其利用电极表面的快速可逆氧化还原反应进行储能。

第三类是混合型超级电容器,混合型超级电容器是依据不同氧化还原反应与双电层电容器材料之间耦合而形成的装置,其存储机理由双电层电容器和赝电容器的存储机理所共同决定[1]。

现阶段主要研究的超级电容器电极材料为碳材料,包括活性炭和石墨烯。

多碳材料作为超级电容器材料要满足以下几个条件:(1)具有较高的实际表面积,至少达1000m2/g;(2)多孔阵列中,粒子具有较好的导电性;(3)材料表面与电解液要有良好的接触。

目前提高碳材料超级电容器能量密度、功率密度的手段主要是增大比表面积和合理控制材料孔径。

碳材料属于双电层超级电容器材料,在反复的充放电循环过程中可逆性较高,寿命较长[2]。

将碳纳米管和石墨烯基纳米材料用作高性能电极进行开发具有高功率密度和高能量密度的高压超级电容器时前景更佳,若要将高性能超级电容器商业化,高纯度碳纳米管/石墨烯基纳米材料的批量生产和后处理至关重要,工程化用于器件规模超级电容器的碳纳米管/石墨烯基纳米材料方面面临挑战。

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