從宏觀物態(tài)上可以將超級電容器的電極材料大致分為兩類,一是粉末類材料,二是具備三維結(jié)構(gòu)的凝膠類材料。粉末類材料常要與粘結(jié)劑共同使用,制備三電極體系下的超級電容器;而凝膠類材料由于自身的穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu),可以在不使用粘結(jié)劑的情況下用于制備兩電極體系下的全固態(tài)超級電容器。粉末類超級電容器材料根據(jù)微觀組成的不同,又基本可以分為三個類,一個是過渡金屬氧化物,二是導(dǎo)電聚合物,三是應(yīng)用最多的碳材料。其中,根據(jù)對于超級電容器電容貢獻的種類的差別,又分成以提供雙層板電容為主的碳材料,以及提供法拉第贗電容為主的過渡金屬氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料。本文將在第一部分,以導(dǎo)電聚合物苯胺為研究對象,探討導(dǎo)電聚合物材料,以及進一步將其發(fā)展為引入過渡金屬氧化物的粉末類碳材料在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用;第二部分,以石墨烯/苯胺復(fù)合材料為討論對象,探討凝膠類材料在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用。1.氣液界面聚合法制備二維聚苯胺材料的研究:我們使用苯胺為單體,在表面活性劑的參與下,利用氣液界面聚合的方法制備了二維聚苯胺材料。氣液界面聚合是一個緩慢、自組裝的過程,獲得的聚苯胺材料相比于在液態(tài)體系以及液液界面聚合體系下得到的聚苯胺,由于具有更... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種儲能元器件的能量密度與功率密度對比圖

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文超級電容器最開始出現(xiàn)于上個世紀(jì) 60、70 年代的美國，在 80 年代開始在市場上有所應(yīng)用，取得了大眾的認(rèn)可。與傳統(tǒng)的電容器相比，超級電容器在性能上有更加優(yōu)越的表現(xiàn)，首先，它的儲存能量的能力比傳統(tǒng)的電容器要高出一個數(shù)量級，其次功率密度高、充電時間短、使用壽命長也是使它脫穎而出的重要因素，因此取得了科研與市場的雙重關(guān)注，對于超級電容器的研究熱情也是空前的高漲，而最近幾年，人們也在超級電容器領(lǐng)域取得了長足的進步，使得超級電容器有了越來越廣泛的應(yīng)用。從儲能原理的角度來說，傳統(tǒng)的電容器的正負(fù)電荷 Q 分別位于被真空或一層介電物質(zhì)（相對介電常數(shù)為ε）所隔離的兩片電極板上，它的電容值 c 正比于介電常數(shù)和電極板面積、反比于介質(zhì)的厚度，電容值 c= /4 ，式中ε為介電常數(shù)，s 為兩極板相對重疊部分的極板面積，d 為兩極板之間的距離。貯存的能量E=CV2/2，式中 V 為電容器兩極板間的電壓。

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文充電，從而產(chǎn)生了剩余電荷。這些存在于兩側(cè)的剩余電荷在界面處構(gòu)成了雙電層。超級電容器的存儲電荷的能力，是與其使用的多孔活性電極材料密切相關(guān)的，電極材料的多孔結(jié)構(gòu)為超級電容器提供了極高的相對表面積，例如很多類多孔碳的比表面積高達 2000m2/g[3]。而在電解液中，用于導(dǎo)電的離子之間間距很小，一般情況下不到 10 個埃。由此，我們可以知道，超級電容器擁有具備超高比表面積的活性電極材料，導(dǎo)電過程中離子遷移距離很小，這都使得它存儲電荷的能力有了質(zhì)的飛越，而在目前的研究中，很多超級電容器的電容都達到了幾百至上千法拉。[4]。碳材料具有電導(dǎo)率高、比表面積大、穩(wěn)定性好、電位窗口寬等特點，在儲能器件領(lǐng)域受到廣泛的研究和應(yīng)用[5]。目前超級電容器研究和應(yīng)用較多的碳材料，包括活性炭[6]、石墨烯[7]、碳納米管[8]、模板碳[9]等。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面官能團對活性炭性能的影響[J]. 莊新國,楊裕生,楊冬平,嵇友菊,唐致遠(yuǎn).  電池. 2003(04)



本文編號：3049728