超级电容器电极材料综述课件.ppt

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1、超级电容器电极材料的研究进展,Research Progress of Supercapacitors Electrode Material,Designed by PengTQ,超级电容器Research Progress of Supe,超级电容器概况 电极材料研究进展3.展望,目录 CONTENTS,超级电容器概况目录 CONTENTS,1.1 何为超级电容器,超级电容器(Supercapacitors),它兼有静电电容器和电池特性,能提供比静电电容器更高的能量密度,比电池更高的功率密度和更长的循环寿命。,超级电容器,传统电容器,电池,VS,1.1 何为超级电容器超级电容器(Superc

2、apac,1.2 超级电容器的应用,超级电容器,通讯,电子,国防,汽车,新能源,1.2 超级电容器的应用超级通讯电子国防汽车新能源,1.3 超级电容器的分类,双电层,法拉第,双电层电容器,其电容的产生主要基于电极/电解液上电荷分离所产生的双电层电容,如碳电极电容器,法拉第准电容器,其电容的产生是电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行欠电位沉积,发生高度的化学吸脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容,如金属氧化物电极电容器和导电聚合物电极电容器,1.3 超级电容器的分类双电层法拉第双电层电容器,其电容,1.比电容 单位为F/g2.功率密度,也称比功率指单位质量或单位体积的

3、超级电容器在匹配负荷下产生电/热效应各半时的放电功率。它表征超级电容器所能承受电流的能力,单位为kW/kg或kW/L。3.能量密度,也称比能量指单位质量或单位体积的电容器所给出的能量,单位为Wh/kg或Wh/L。4.循环稳定性,1.4 超级电容器的性能指标,1.比电容 单位为F/g1.4 超级电容器的性能,1.5 超级电容器的组成,超级电容器,电 极,1.5 超级电容器的组成电极材料是影响超级电容器性能和生产,1.5 超级电容器的组成,超级电容器电极材料,碳素材料,金属氧化物,。,导电聚合物,1.5 超级电容器的组成超级电容器碳素材料金属氧化物。,2.1 碳材料,碳素材料原理EDLC种类活性炭

4、（AC）；活性炭纤维（CFA）,2.1 碳材料,Wang,Huanwen,et al.Cutting and unzipping multiwalled carbon nanotubes into curved graphene nanosheets and their enhanced supercapacitor performance.ACS applied materials&interfaces4.12(2012):6827-6834.,2.1 碳材料Wang,Huanwen,et al.,2.2 过渡金属,金属氧化物材料原理以法拉第电容为主，也包含双电层电容：离子的,2.2 过渡金

5、属,Wang,Huanwen,Yalan Wang,and Xuefeng Wang.Pulsed laser deposition of the porous nickel oxide thin film at room temperature for high-rate pseudocapacitive energy storage.Electrochemistry Communications18(2012):92-95.,Wang,Huanwen,Yalan Wang,and Xuefeng Wang.Pulsed laser deposition of large-area mang

6、anese oxide nanosheet arrays for high-rate supercapacitors.New Journal of Chemistry(2013).,PLD,2.2 过渡金属Wang,Huanwen,Yalan,2.3 导电聚合物,导电聚合物材料原理主要是法拉第准电容：电极内具有高电化学活性,3.展望,提高能量密度,高比电容,宽电势窗口,1.要有大的比表面积，高比表面意味着有更多的反应活性点。2.要有合适的孔分布，孔网络以及孔长度，这些条件都有利于离子以较高的速率传输。3.复合电极的电荷传输电阻要低。4.有较高的电化学稳定性和机械稳定性。,3.展望 提高高比电容宽电势窗口1.要有大的比表面积，,3.展望,未来电极材料的发展有两个重要的方向:复合材料 材料纳米化纳米结构的材料具有高比表面积，能够为电子和离子的传输扩散提供短通道，从而提高与电解液离子的接触，使得材料在高电流密度下也有高的充放电速度。,金属氧化物材料导电性差,碳材料比电容小,复合材料,导电性能好,比电容大,例如：,3.展望未来电极材料的发展有两个重要的方向:金属氧化物,欢迎大家批评指正!,欢迎大家批评指正!,