胶体离子超级电容器的比容量评价-应用化学.PDFVIP

第３３卷 第１期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３３Ｉｓｓ．１ ２０１６年１月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊａｎ．２０１６ 櫣櫣櫣櫣毠 櫣 毠 特邀稿件 毠 櫣 毠櫣櫣櫣櫣 胶体离子超级电容器的比容量评价 陈昆峰　薛冬峰 （中国科学院长春应用化学研究所，稀土资源利用国家重点实验室　长春 １３００２２） 摘　要　胶体离子超级电容器作为一种新型的超级电容器，其同时具有能量密度和功率密度高的独特优势。 ２＋ ２＋ ２＋ ２＋ ２＋ ２＋ ４＋ 目前已经发展了包括多种过渡金属阳离子和稀土阳离子，例如 Ｍｎ 、Ｆｅ 、Ｃｏ 、Ｎｉ 、Ｃｕ 、Ｓｎ 、Ｓｎ 、 ３＋ ３＋ ３＋ ３＋ Ｌａ 、Ｃｅ 、Ｅｒ 和Ｙｂ 的胶体离子超级电容器体系。在电化学反应中，识别出电活性物质的存在形式对研 究电极反应机理和提高比容量具有重要价值。本文主要通过对电活性物质比容量的探讨，理解这种新型胶体 离子超级电容器的电化学储能机理。评述了胶体离子超级电容器的比容量核算方式，提出了以阳离子为标准 核算比容量的原因，并与传统超级电容器的核算方式进行了比较，表明胶体离子超级电容器在提高能量密度 方面具有潜在优势，有望突破现有电化学储能设备的技术瓶颈，实现下一代高能量储能器件的开发。 关键词　比电容评价；胶体离子超级电容器；赝电容；法拉第反应 中图分类号：Ｏ６４６　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１６）０１００１８０７ ＤＯＩ：１０．１１９４４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５１８．２０１６．０１．１５０３０８ 随着不可再生能源的逐渐枯竭，人类对可再生能源的需求与日俱增，电能是目前人类广泛使用的能 ［１３］ 源形式，能量转化设备可以将其它形式的能量（太阳能、风能、核能等）转化为电能供人类使用 。但是 人类对电能的使用往往是间歇性的，为了能够高效的使用电能，能量储存设备显得尤为重要。目前广泛 ［４５］ 使用的电化学能量储存设备主要包括一次电池、锂离子电池、超级电容器、镍氢电池等 。其中超级电 容器具有功率密度大、循环寿命长、使用温度范围宽等优点，成为电化学储能领域的研究热点之一。超 级电容器也叫电化学电容器，包括双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器的主要电极材料是碳 材料，如活性炭、石墨烯、碳纳米管等。赝电容电容器的电极材料主要包括过渡金属氧化物、氢氧化物、 硫化物、氮化物、碳化物、导电聚合物等［６７］。目前对超级电容器的要求是在保持其高功率密度的同时尽 量具有大的能量密度，最好可以接近商业电池的能量密度。赝电容电极材料通过氧化