金屬氧化物超級(jí)電容器簡(jiǎn)介-展示頁(yè)
2024-10-25 02:25本頁(yè)面
【正文】 除的。導(dǎo)電聚合物電極電化學(xué)電容器的電容主要來(lái)自法拉第準(zhǔn)電容,其作用機(jī)理是：通過(guò)在電極上的聚合物膜中發(fā)生快速可逆的n型或p型摻雜和去摻雜氧化還原反應(yīng),使聚合物達(dá)到很高的儲(chǔ)存電荷密度,從而產(chǎn)生很高的法拉第準(zhǔn)電容來(lái)儲(chǔ)存能量,其較高的工作電位—5—是源于聚合物的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有較寬的能隙。導(dǎo)電聚合物超電容電極材料最新進(jìn)展導(dǎo)電聚合物是一種新型的電極材料,其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)的聚合物結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步提高聚合物的性能,以得到符合要求的材料。該種物質(zhì)具有大的材料比表面積（700㎡/g），與RuO2電極組成電容器其雙電極比電容達(dá)到了125F/g。是作為電極材料的最好選擇，目前的部分工作就是圍繞這類化合物進(jìn)行的?！?—，單電極的比電容達(dá)到了291F/g。其他電極活性材料代替RuO2 RuO2活性物質(zhì)成本昂貴，因此，必須尋找一種可以代替RuO2活性物質(zhì)的廉價(jià)電極活性物質(zhì)。他們分別用溶膠凝膠法和電化學(xué)沉積法來(lái)制備MnO2,通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),用溶膠凝膠法制備的MnO2的比容量比電沉積法制備的MnO2的比容量高出1/3之多,達(dá)到698F/g,且循環(huán)1500次后,容量衰減不到10%。氧化錳用作超級(jí)電容器的電極主要?dú)w結(jié)為兩類，一類為制備氧化錳粉末電極，另一類為制備氧化錳薄膜電極。氧化釕被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這個(gè)—3—目標(biāo)的重要候選材料，但氧化釕用作超級(jí)電容器材料有一個(gè)致命的弱點(diǎn),那就是材料的成本太高,達(dá)到了約1＄/g,＄/g；且金屬釕對(duì)環(huán)境也有污染，所以它的使用，受到了很大的限制。在此材料中,電極表面和體相內(nèi)均能發(fā)生氧化還原反應(yīng),使RuO2?xH2O的全部體積均能用于電荷存儲(chǔ),大大提高了電極的比容量。用此法制得的無(wú)水RuO2薄膜作電極,比表面積約為120㎡/g,比容量最大可達(dá)380F/g,。Fang，等在100～200℃以鉭基體熱分解先驅(qū)體乙醇釕制備氧化釕膜，比電容為593F/g,表面電容為4F/㎝。RuO2電極活性物質(zhì)在電容量方面的性能是其他的物質(zhì)所不能比擬的，但由于該種活性物質(zhì)高昂的價(jià)格，大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)尚不現(xiàn)實(shí)，因此，人們?cè)趯ふ腋鞣N方法減少RuO2的用量。所以雖然RuO2的比表面積大，但實(shí)際比容量卻比RuO2?xH2O小得多（RuO2?xH2O法拉第理論容量，900F/g）。JOW制備的活性電極可在－52℃～73℃的范圍之內(nèi)連續(xù)充放電60，000次以上。JOW認(rèn)為制備含水的無(wú)定型的RuO2氧化物是加大材料電容量的關(guān)鍵，反應(yīng)僅僅發(fā)生在氧化物電極表層。超細(xì)微RuO2電極活性物質(zhì)的制備與研究超細(xì)微RuO2電極活性物質(zhì)以其優(yōu)異的催化活性已經(jīng)在鹵堿工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但利用其不同尋常的比容量作為電化學(xué)電容的活性物質(zhì)僅僅是近幾年的事情。其中活性炭電極材料以產(chǎn)生的雙電層為主，金屬氧化物材料與導(dǎo)電聚合物材料以產(chǎn)生的贗電容為主，下面就介紹贗電容電極材料的研究進(jìn)展情況。在相同電極面積的情況下，贗電容可以是雙電層電容量的10～100倍。贗電容，也稱法拉第準(zhǔn)電容，是在電極表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附，脫附或氧化，還原反應(yīng)，產(chǎn)生和電極充電電位有關(guān)的電容。作為第一類導(dǎo)體的電極與第二類導(dǎo)體的電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，充電時(shí)則在電極/溶液界面發(fā)生電子和離子或偶極子的定向排列，形成雙電層電容。世界各國(guó)都給予了高度重視，并將其作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和戰(zhàn)略研究進(jìn)行研發(fā)。第一篇：金屬氧化物超級(jí)電容器簡(jiǎn)介金屬氧化物超級(jí)電容器簡(jiǎn)介超級(jí)電容器，是一種介于普通靜電電容器與二次電池之間的新型儲(chǔ)能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶、充放電效率高，不需要維護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在移動(dòng)通訊、信息技術(shù)、電動(dòng)汽車、航空航天和國(guó)防科技等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。超級(jí)電容器儲(chǔ)能機(jī)理超級(jí)電容器按原理可分為雙電層電容器和贗電容電容器。雙電層電容器的電極通常為具有高比表面積的多孔炭材料，目前常用的炭材料有:活性炭粉末、活性炭纖維、炭黑、碳?xì)饽z、碳納米管、玻璃碳、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)炭以及某些有機(jī)物的炭化產(chǎn)物。贗電容不僅在電極表面，而且可在整個(gè)電極內(nèi)部產(chǎn)生，因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度?！?—金屬氧化物超電容電極材料最新進(jìn)展對(duì)電極材料研究主要集中在各種活性炭材料、金屬氧化物材料、導(dǎo)電聚合物材料等。由于RuO2等活性物質(zhì)在電極/溶液界面法拉第反應(yīng)所產(chǎn)生的“準(zhǔn)電容”要遠(yuǎn)大于活性炭材料表面的雙層電容，有著廣闊的研究前景，已經(jīng)引起了不少研究者的重視。他們使用溶膠凝膠方法制備了超細(xì)微RuO2顆粒，在175℃加熱若干時(shí)間，然后制備成為電極進(jìn)行測(cè)試，此種RuO2電極活性物質(zhì)具有優(yōu)異的大電流充放電性能，其單電極比容量高達(dá)760F/g。活性材料中加入大面積導(dǎo)電性碳黑后使材料的大電流放電性能有所改善，功率密度達(dá)到100KW/Kg。JOW等人給出的解釋是RuO2?xH2O由于是無(wú)定型態(tài)，電解液容易進(jìn)入電極材料，由它作電極時(shí)，是材料整體參加反應(yīng)，即材料的利—2—用率可達(dá)到100%；而RuO2作電極材料時(shí)，由于是晶體結(jié)構(gòu)，電解液不易進(jìn)入電極材料內(nèi)部，只在材料的表面發(fā)生反應(yīng)。由此可見(jiàn)，無(wú)定型態(tài)結(jié)構(gòu)比晶體結(jié)構(gòu)更適合作超電容電極材料。納米R(shí)uO2電極活性材料以其不同尋常的比容量而成為研究的熱點(diǎn),研究工作主要集中在運(yùn)用不同的方法制備活性極高的電極材料。超細(xì)微RuO電極活性材料的制備主要采用熱分解氧化RuCl3?xH2O的水溶液或乙醇溶液(300～800℃)。用熱分解氧化法制備的電極活性材料不含結(jié)晶水,屬于晶體結(jié)構(gòu),僅顆粒外層Ru和H作用,因此電極比表面積的大小對(duì)電容的影響較大,所得的電極比容量比理論值
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