русский

электродный материал суперконденсатора - двухслойный материал

2019-12-16

в качестве одного из основных компонентов суперконденсатора, Производительность электродного материала напрямую определяет общую производительность устройства. электродные материалы в основном делятся на двойной слой и псевдоконденсаторные материалы.


Основными материалами, используемыми для двухслойного суперконденсатора, являются материалы на основе углерода, включая активированный уголь, наноуглерод. , графен и так далее. углеродные материалы имеют низкую стоимость, высокую стабильность и высокую проводимость. Более того, благодаря механизму двойного накопления электрической энергии физической адсорбции, их плотность мощности очень высока, а выходной ток может достигать нескольких сотен ампер (выходное напряжение около 3 В). поэтому высокоэффективные углеродные материалы по-прежнему являются одной из горячих точек научных исследований и коммерческого применения. для обычных материалов на основе углерода адсорбция ионов электролита происходит только на поверхности электрода во время зарядки, тогда как внутренние материалы часто используются не полностью. кроме того, сама физическая адсорбция ограничена, поэтому плотность энергии таких электродных материалов часто очень низкая.

activated carbon for supercapacitor
nano carbon for supercapacitor
graphene for supercapacitor
Активированный уголь
наноуглерод
графен


The суперконденсатор изготовлен из активированного угля в качестве материала электрода и Li 2 так 4 как электролит. при выходной мощности 200 Вт / кг плотность энергии составляет 16,9 Вт / кг. когда плотность выходной мощности увеличивается до 4 кВт / кг, плотность энергии снижается до 8,4 Вт / кг. Ключевыми факторами для улучшения плотности энергии материалов на основе углерода являются увеличение удельной площади поверхности, улучшение распределения пор по размерам, регулировка размера частиц и изменение состояния поверхности. Высокоупорядоченный мезопористый углеродный материал с высокой удельной площадью поверхности, регулируемым размером пор и функциональной поверхностью был синтезирован с использованием трехмерного мезопористого диоксида кремния с другим размером пор в качестве матрицы и газированного напитка с истекшим сроком годности в качестве источника углерода. материал имеет отличные свойства, такие как высокая удельная поверхность (1400-1810м 2 / г), большой объем пор (1,45-2,81 см 3 / г) и регулируемый размер пор (3,5-5,2 нм). электрод выполнен с током 1 А / г, наибольшая удельная емкость составляет 284 ф. / г при плотности.


пористый углеродный нанопласт с трехмерной каркасной каркасной структурой был изготовлен с использованием в качестве источника углерода юйцяня. Удельная емкость материала в ко-электролите составляет 470 ф / г, а плотность энергии составляет около 11 Вт / кг. пять видов отработанного чая обугливались при высокой температуре, а затем активировались раствором Коха. был получен аморфный активированный уголь с удельной поверхностью 2245-2481 м2 / г. При использовании этого материала в качестве электрода и Коха в качестве электролита удельная емкость суперконденсатора составляла до 330 Ф / г при плотности тока 1 А / г, и стабильность цикла была превосходной. Углеродные нанотрубки (cnts) представляют собой вид наноразмерного бесшовного полого трубчатого углеродного материала, который можно рассматривать как скрученный графит, и его можно разделить на одностенные углеродные нанотрубки (swcnts) и многостенные углеродные нанотрубки (mwcnts). Углеродные нанотрубки считаются наиболее идеальными электродными материалами для суперконденсаторов из-за их высокой проводимости и диаметра пор более 2 нм. Кроме того, почти все атомы углерода в идеальных углеродных нанотрубках должны быть связаны в форме шестиугольников. однако в массовое производство будут внедрены многие пятиугольники и шестиугольники, что значительно снижает производительность, и после изготовления электрода возникает явление саморазряда и агломерации. общее решение состоит в том, чтобы активировать поверхность материала электрода cnt для улучшения его гидрофильности или смешать с металлооксидным материалом, чтобы восполнить недостатки. mwcnts используется в качестве электрода для формирования суперконденсатора, удельная емкость составляет 62,9 ф / г при плотности тока 1 А / г, а удельная емкость композитного электрода mos 2 / мВт очень сильно увеличивается до 452,7 ф / г после соединения с дисульфидом молибдена ,


Графен также широко используется в суперконденсаторах. графен представляет собой однослойный двумерный материал с теоретической удельной поверхностью 2630 м 2 / г, высокая стабильность, удельная емкость более 200 ф / г, отличные энергетические характеристики и стабильность цикла. вид тонкой пленки графена высокой плотности (hdgf) готовили простым дроблением тонкой пленки оксида графена со сниженным нагреванием на мелкие кусочки. Этот вид графеновой тонкой пленки нарушил непрерывность графеновой тонкой пленки, сохраняя при этом ее компактную структуру, и реализовал высокую плотность упаковки и быструю передачу ионов и электронов. Полученный hdgf имеет высокую удельную емкость по массе (237 ф / г) и удельную емкость по объему (261 ф / см3) одновременноa отличная стабильность цикла при начальной емкости 98% после 10000 циклов.


На самом деле, материал на основе углерода является отличным активным материалом для любого типа суперконденсатора. тем не мение, все еще есть некоторые недостатки углеродных суперконденсаторов на основании вышеизложенного :

1. низкая удельная емкость

2. низкая плотность энергии

3. низкая селективность

первый недостаток обычно вызван низким использованием поверхности и неравномерным распределением пор углеродистых материалов. Общие решения включают гибкий выбор источника углерода, оригинальный дизайн технологического маршрута, разумное использование шаблонов и других методов, а также разработку новых углеродных материалов с уникальной морфологией поверхности, однородными порами, хорошей дисперсией и высокой степенью проникновения электролита.


Вторая проблема может быть решена путем разработки новых материалов для увеличения удельной емкости, выбора подходящего электролита для увеличения потенциального окна и изготовления асимметричного суперконденсатора с псевдо-конденсаторными материалами.

Третий недостаток состоит в том, что существует меньше видов углеродных материалов по сравнению с псевдоконденсаторными материалами. Решение состоит в том, чтобы реализовать композицию материалов и гибко разрабатывать различные системы материалов в соответствии с различными ситуациями, используя преимущества различных материалов.

оставить сообщение Добро пожаловать в GTCAP
Если вы заинтересованы в наших продуктах и ​​хотите узнать более подробную информацию, пожалуйста, оставьте сообщение здесь, и мы ответим вам, как только сможем.

Главная

Продукция

около

контакт