【摘 要】
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超级电容器由于具有比二次电池更好的功率特性和更长的循环寿命,被认为是有效的高功率能量存储装置[1]。然而,活性炭基超级电容器由于依靠双电层利用在炭电极表面与电解液界
【机 构】
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天津工业大学材料科学与工程学院改性与功能纤维天津市重点实验室; 天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室;
【基金项目】
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国家863项目(2013AA050905);自然科学基金项目(51172160);天津市科技项目(14RCHZGX00859,14JCTPJC00484,14JCQNJC07200)
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超级电容器由于具有比二次电池更好的功率特性和更长的循环寿命,被认为是有效的高功率能量存储装置[1]。然而,活性炭基超级电容器由于依靠双电层利用在炭电极表面与电解液界面形成的双电层实现能量存储,受活性炭电极材料比电容（≤150 F/g）与耐电压（≤2.7 V）的限制,导致超级电容器单体的能量密度偏低（<6 Wh/kg）,限制了其在电动车、混合电动车、规模储能等领域的应用。因此,迫切要求提高提高超级电容器的比容量和工作电压,从而最大限度的提高其能量密度。而能量密度的极限本质上由多孔炭电极的储能机理而决定。本文将以经典的双电层模型出发,着眼于多孔炭电极的储能机理,结合双电层超级电容器电极材料及器件技术发展,讨论了多孔炭的孔结构或纳米空间由2 nm逐渐减小到0.4 nm的过程中,其双电层储能模型的演变过程,并最终提出了双炭电极"离子插层"电池/电容器体系,将双电层超级电容器能量密度的极限提高到5080 Wh/kg;并提出了超级电容器的电极材料与器件技术发展方向。
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