冰球突破平均孔径归一化的CDCs比电容曲线

 公司相册     |      2021-08-24 11:56

Chem. Soc. Rev. 夏永姚综述:超等电容器的机理、 质料、系统、表征及应用

竹林 5年前 (2016-10-26) 22487欣赏


超等电容器因具有高功率密度,长轮回不变性和高安详性等,被视为在需要高功率输送或快速存储能量应用方面的一种替代或增补的可充电电池。最近,复旦大学的夏永姚课题组在Chem. Soc. Rev上颁发了题为“Electrochemical capacitors: mechanism, materials,systems, characterization and applications(超等电容器的机理、质料、系统、表征及应用)”的综述

在大牛夏永姚研究团队的这篇最新综述中,对超等电容器的储能机理、电极质料、电解液质料、系统、表征要领及应用做了一个系统全面而精简的讲授。

2捕捉

综述导览图

1  超等电容器配景先容

超等电容器对比于电池,可以或许提供更高功率密度和快速的能量存储,但其能量密度比电池低得多,而能量密度取决于超等电容器电极质料的比电容(F)和全电池电压(V),因此,开拓纳米多孔电极质料改进比电容和成立殽杂型/非对称超等电容器增加电压成为有效的要领。如何开拓一个高能量密度,又同时保有高功率密度、长轮回寿命特性的超等电容器是很多研究人员致力办理的问题。这篇文章回首了超等电容器存储机理、表征手段、系统和相关质料的最新希望,最后,还接头了超电在实际应用中的相关前景和挑战。

1

图1  综述概览图

2  超等电容器电荷存储机理

超等电容器的能量主要通过两种方法举办储存:基于电极外貌静电累积浸染形成的双电层电容和基于快速可逆外貌氧化还原回响的赝电容。今朝可充电电池机理主要基于阳离子(H+或Li+)在质料晶体布局内脱嵌行为和氧化还原回响。插层赝电容作为一种新型电荷存储机理主要依赖于阳离子(如 Li+, Na+, K+, H+)嵌入/脱嵌行为。由此可按照存储机理的差异来有效区分它们。

2

2 差异电荷存储机理示意图: (a) 可充电电池电荷存储机理;(b) 超等电容器电荷存储机理;(c) 插层赝电容电荷存储机理

3  超等电容器质料 3.1 具有双电层电容行为的碳质料

众所周知,碳质料由于其富厚易得,无毒,高比外貌积,精采的电子导电性,高化学不变性和宽事情温度范畴而成为很是有前景的一种超等电容器质料。最近几年用于超电的碳质料主要会合在多孔布局优化,形态节制和外貌改性等方面。如从传统的多孔活性炭质料(AC)-有序介孔碳(OMC)- 碳化物衍生碳(CDCs)-有序条理介孔/微孔碳(OHMMC)到有序介孔碳纳米纤维束(MCNAs)及杂原子引入碳骨架成长进程等都是基于以上方面的改造。通过调理孔径漫衍,形态布局,增大比外貌积,引入杂原子等要领来提高比电容。

Gogotsi等人报道当孔径巨细小于1 nm碳化物衍生碳(CDC)的电容异常增加。这表白电荷储存在孔隙小于电解质离子的直径(<1 nm)将得到较高比电容。

3

3 (A) 通过BET比外貌积,平均孔径归一化的CDCs比电容曲线,图中溶剂化离子存在相邻孔壁之间孔中;(B) 大于2 nm; (C) 在1-2 nm间; (D) 小于1nm

4

4 (a) 有序条理介孔/微孔碳(OHMMC)的多孔布局特征和电化学回响进程的示意图; (b) OHMMC在差异的扫描速率的CV曲线

最近,刘等人以自然蟹壳为硬模板,有机酚醛树脂为碳源通过自组装合成了高度有序的介孔碳纳米纤维阵列(MCNAs)。

5

5 (a) 蟹壳SEM截面图;(b)和 (c) 别离为SEM和TEM图;(d)来自蟹壳的MCNAs在差异扫速下的CV曲线