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超级电容中的活性炭

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 53次

  超级电容器活性炭在过去几十年一直是广泛研究的焦点。 活性炭将超级电容器比电池提供更高的功率,更好的循环使用寿命和更高的可靠性,但具有更低的能量密度和更高的自放电性能。虽然当前可用的能量密度对于应急来说,能力储存和能量回收等指数是可接受的,但有限的能量密度普遍被认为是超级电容器市场增长的主要障碍。许多研究和开发重点是以超高的价格提高超级电容器的活性炭能量密度。然而,超级电容器活性炭市场的价格比性能要敏感得多,导致高级超级电容器活性炭在市场上的失败。

  今天,几乎所有的超级电容器制造商都使用椰壳活性炭作为活性炭材料。通过炭化前体制备活性炭,然后使用诸如蒸汽或二氧化碳的试剂氧化烧焦体以产生大量纳米孔。超级电容器活性炭用的是好的活性炭,其被纯化以将灰分降低至低于1%,并且将卤素和铁杂质降低至低于100ppm以实现更长的循环。由于活性炭占超级电容器总材料成本的一半左右,因此如果超级活性炭能控制好成本,无疑是行业中的优势。

  韩研已经开发了许多多孔活性炭用于超级电容器。先前已经在超级电容器中使用由通过热解聚合气凝胶制成的纳米尺寸颗粒和由聚合物制备的活性炭的树脂衍活性炭组成的活性炭气凝胶。它们仍然引起了人们的关注,但是由于其成本已经下降,它们大部分被椰壳活性炭所取代。活性炭纳米管已经被广泛地研究为超级电容器材料,但是单壁纳米管仍然是非常昂贵的,而多壁纳米管以更高的成本提供与活性炭相当的性能。通过用氯气蚀刻金属炭化物制备的炭化物衍生炭已经显示出活性炭的能量密度的大致两倍。然而,由于所涉及的反应物的腐蚀性,其加工昂贵且困难。尽管开发了高能量密度超级电容器活性炭,但椰壳活性炭依然占主导地位。

  可循环性是影响新型超级电容器活性炭的另一个问题。大多数超级电容器活性炭研究描述了由于时间限制以及在实验室规模上获得良好密封的电池的难度,几百或几千个测试周期。然而,商用超级电容器的额定值为100,000次以上。长时间的骑自行车后,降级往往只会变得明显。此外,实验室规模测试通常使用“烧杯测试",其中超级电容器电极在测试期间浸入电解质烧杯中。这允许在测试过程中活性炭中的杂质扩散到大体积的电解质中,减少它们对循环寿命的影响。相比之下,在实际的装置中,电解质被包含在电极和薄的隔膜中。

  椰壳活性炭作为超级电容器活性炭的原材料,其大于2000㎡/克的比表面积,是目前超级电容器最合适的原材料。而目前韩研有多款为超级电容器定制的活性炭,有想要了解的请点击咨询。

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