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超级电容器用碳基电极材料的研究进展*

2021-01-11田园张燕丽付起凤康宇红孟凡佳金政吴丽红

化学与粘合 2021年2期

田园,张燕丽,付起凤,康宇红,孟凡佳,金政,吴丽红**

(1.黑龙江中医药大学 实验实训中心,黑龙江 哈尔滨150040;2.黑龙江大学 化学化工与材料学院,黑龙江 哈尔滨150080)

前言

随着化石能源(石油、煤炭等)的枯竭,环境污染加剧,如近年来我国多地长期出现大范围的雾霾天气,环保专家一致认为,机动车尾气作为PM2.5的一大制造者是环境污染的祸源,而尾气污染与油品息息相关。在能源危机与环境污染双重问题紧逼的情况下,石油的替代品——新型绿色能源的开发利用已迫在眉睫。超级电容器(又称电化学电容器)是近年来出现的一种新型的储能器件,具有比能量高、充电速度快、循环稳定性长、使用寿命久、安全无污染等优点[1],可广泛应用于新能源汽车、军用设备、城市轨道交通、航天航空等领域[2~4]。

电极材料在超级电容器中起着核心作用,是改良超级电容器电性能的突破口,常见的电极材料有金属氧化物、导电聚合物和碳材料以及它们的复合材料。碳材料在不同的温度及电解质中显现出独特的稳定性,主要呈现双电层电容器的特性,其比表面积较大、导电率较好、成本较低且无毒,因此是超级电容器用电极材料的首选。

1 碳基电极材料

碳基电极材料包含矿质资源和生物资源,如化石燃料残渣、煤、木头、果壳和秸秆等,来源较广。多数碳材料通过富碳的前驱体在惰性气体的保护下经活化(物理活化或化学活化两种方法)和碳化过程得到,碳材料储能的多少与其孔径大小、分布、比表面积等因素息息相关[5]。……

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