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煤质活性炭用作双电层电容器电极

发布时间:2014-12-25 新闻来源:WWW.XLIDA.CN  浏览次数:

双电层电容器是一种利用电极/溶液界面双电层储存电荷的原理而制备成的一种新型储能元件,它具有比传统电容器更高的能量密度,比普通电池更高的功率密度和更长的循环寿命,有希望成为21世纪新型的绿色能源。双电层电容器储存电荷的能力比普通电容器高,并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点,可用来满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率要求,以保护蓄电池系统,也可用于其他系统中,如用作燃料电池的启动动力、作移动通讯和计算机的备用电源灯。

活性炭具有原料丰富、价格低廉、成型性好、电化学稳定性高、技术成熟等特点,是目前已经商业化的双层电容器的主要电极材料。早在1970年就有用活性炭作极化电极的双电层电容器专利发表,真正实用化的双电层电容器极化电极是日本电器公司用活性炭粉末和电解混合制成的活性炭糊状电极。

双电层电容器主要是利用电极表面与电解液之间形成的双电层储存能量,充电时电荷就由电解液运载并存储于双电层中的原理,因此,活性炭表面积的高低将对碳电极储电有较大的影响。从理论上说,比表面积越大则比容量越高,而实际上,孔径分布也是一个很重要的参数。

双电层电容器主要靠电解液进入活性炭的孔隙形成双电层存储电荷,当孔径太小时,电解质溶液不能进入并浸润这些微孔,这些微孔所对应的表面积就成为无效表面积。因此,需要在比表面积和孔径分布之间找到一个平衡点。研究发现,提高中孔的含量可以增大活性炭的有效比表面积从而增大电极的比容,而对活性炭进行表面改性,增加活性炭表面的官能团可以增强其对电解质离子的吸附,也能够达到增大电容器容量的目的。如通过电化学氧化处理货低温等离子体氧化处理,可使碳材料表面部分氧化,增加含氧官能团,增强对阴离子的吸附从而明显增加电极的放电容量。

为了提高活性炭电极的体积比容并使活性炭粉末或纤维之间尽可能紧密地接触以提高其电导率,人们研制了固体活性炭。固体活性炭是将高表面积的粉状活性炭与酚醛树脂、热分解型树脂混合、成型、高温煅烧制得,因而是一种活性炭与碳的复合材料。

近年来,国内外一些生产企业采用新工艺、新方法及先进的原料处理技术,研制出多种具有特殊吸附性能的煤质活性炭产品。随着煤质活性炭产品性能的改善和提高,其应用领域也不断扩大,原来一些不能使用煤质活性炭的领域也开始采用,使煤质活性炭的使用量呈快速上升趋势。目前,煤质活性炭是我国以及世界产量最大、应用最广、发展速度最快的一种活性炭产品。随着科学水平的不断进步,煤质活性炭的性能不断提高,应用范围将更加广泛,发展前景广阔。

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