El estado actual y el desarrollo de los materiales de carbono de los supercapacitores

El supercapacitor es UN nuevo dispositivo de almacenamiento de energía ideal. Para desarrollar UN supercapacitor de alto rendimiento, es esencial, desde el punto de vista de los materiales, que se adapte a la investigación y desarrollo de materiales de electrodos de carbono con UN alto grado de capacidad en diferentes electrolytes. Actualmente se ha centrado principalmente en material de carbono, como, por ejemplo, de carbón en carbono, vidrio, fibras, grafito, pirolisis, gel de alta densidad de polímeros de burbujas, y fisuras de nanotubos de carbono, en medio GaoHuoXing ocasionan el micro y con la pelota de nanopartículas en los intersticios de patrón, de óxidos de metales raros y los polímeros conductores y materiales como de investigación. En estos materiales, los materiales de carbono se valoran y se comercializan con éxito a precios asequibles y eficientes. Por lo tanto, este artículo se refiere a la elaboración de UN estudio sobre el desarrollo de nuevos materiales de carbono para los supercapacitores.

El principio del supercapacitor

Según el mecanismo de almacenamiento de energía, los supercapacitores se dividen generalmente en condensadores dieléctricos y en condensadores de faraday. Los condensadores de doble capa se construyen sobre la base teórica de la teoría de los electrodos, y su material de electrodos es una gran cantidad de carbón activado. Faraday cuasi condensadores de materiales de electrodos de óxidos de metales diferentes, y se pueden dividir en dos tipos de polímeros conductores, principalmente utilizando los condensadores similares, en la superficie del material activo y se pasó en la interfaz altamente reversible de rápida reacción opuesta para almacenar energía. El condensador de la doble capa se basa en la teoría de la teoría de la doble capa, que utiliza la condensación de la interfase entre los electrodos y los electrolitos para almaformar la energía. El condensador de faraday se basa en el proceso faraday, que se produce durante el cambio electroquímico en la transferencia de carga de faraday. No sólo ocurre en la superficie de los electrodos, sino también en el interior de los electrodos, por lo que se puede obtener una densidad de energía y energía más alta que UN condensador de una doble capa. Recientemente se ha desarrollado una combinación de supercapacitores híbridos con ambas ventajas. En la actualidad, se ha desarrollado UN nuevo supercapacitor asimétrico, que no es el mismo que el material de dos electrodos de UN supercapacitor que puede mejorar el rendimiento de los supercapacitores.

Independientemente de los principios, los supercapacitores pueden ser divididos en cuatro grandes: electrodos, electrolitos, fluidos y aislamiento, como se muestra en la figura 1. En la actualidad, la investigación se centra en cuatro aspectos: los materiales de los electrodos de carbono, los óxidos de metal y los electrodos de los electrodos de hidrato, los materiales conductores de electrodos electromagnéticos, y los supercapacitores híbridos. Los electrolitos requieren una gran conducción y una estabilidad electroquímica suficiente para que los supercapacitores puedan funcionar con una voltaje tan alta como sea posible. Los materiales electrolíticos existentes tienen principalmente electrólitos sólidos, electrolitos orgánicos y electrólitos aquejados.

El estado actual y el desarrollo de los materiales de carbono de los supercapacitores:

En todos los materiales electroquímicos supercapacitores electroquímicos, la más madura de la investigación de las primeras tecnologías es el material de carbono, cuyo estudio comenzó con las patentes relacionadas publicadas por Beck en 1957. La superficie de materiales de electrodos de carbono más grandes, más favorable a la industrialización de materias primas, DaShengChan, pero BiRongLiang relativamente baja, la necesidad de aumentar la superficie material a través de la que BiRongLiang para mejorar su correspondiente. En la actualidad, con estudios primarios GaoBi NaZu menor superficie y materiales de carbono poroso, (y) en nanotubos de carbono a base de carbón que contienen material obtenido de material compuesto de carbono, etc., etc. (por ejemplo, TanHei de carbón de materiales compuestos).

2) desarrollo de materiales de electrodos de carbón

2.1 polvo de carbón activado

La producción industrial y la aplicación de los carbones activados tienen una larga historia, y también es el primer material de electrodos de carbono usado por los supercapacitores. Las materias primas para la preparación del carbón activo son abundantes, y el petróleo, el carbón, la madera, las casquillas de nueces, la resina, etc., se pueden utilizar para preparar el polvo de carbón activado. Las materias primas son diferentes y el proceso de producción es ligeramente distinto. Por TanHua después de materias primas, puesta en marcha en los métodos de activación física (con las de CO2, como activador) y vapor H20 (activación química ZnC12, KOH como activador). Las materias primas y los procesos de preparación determinan las propiedades físicas y químicas del carbón activado. Se que empezó para aumentar la superficie de carbón ultra alta capacidad de japón, el condensador de dos pisos con informó de que el petróleo para materias primas de asfalto que tal superficie (25 3000m2 ~ / g), pero los condensadores de dos pisos de carbón como material de este equilibrio y, por lo tanto, no es lo ideal, de distribución de apertura y desarrollo BiaoGuan densidad mucho el rendimiento de carbón de calidad y, al mismo tiempo, teniendo en cuenta el volumen de BiRongLiang, BiRongLiang, aumentar el rendimiento de los ultracondensadores integrado.

2.2 fibra activa de carbón activado

Fibras de carbón (ACF) es superior a la de carbón el rendimiento de material absorbente activos eficiente de ingeniería de materiales y la protección del medio ambiente. Para que el ACF es general en fibras corporal representa orgánicos (200 criogénica de 400 ~ ℃), seguidos de estabilización TanHua activación (700 ~ 1.000 ℃). Como el ACF) representa en fibra de celulosa principales son orgánicas, reunirse en el estireno, asfalto en kivu, en fenólico, alcohol, etc. La comercialización es principalmente de los cuatro primeros. Los condensadores de dos pisos de fibra de carbón en las aplicaciones cada vez más han sido objeto de atención.

Japón panasonic con polvo de carbón en los primeros empresas fabricar ultracondensadores de electricidad de doble capa de materias primas, el desarrollo de modelos de electrodos que posteriormente es digno de elogio, con UN promedio de conductividad 5nm entre 2 y apertura orificio fina que en superficie de 1.500 ~ 3000m2 / g de fibra de carbón fenólico, fibras de carbón de alta calidad son las ventajas de BiRongLiang, conduce bien, pero BiaoGuan baja densidad. H. Utilizando el método ReYa antinuclear de fibra de carbón de alta ha desarrollado UN HD (ACF), y se ha producido esta HD - ACF para los electrodos de ultracondensadores de tamaño, la introducción de la misma unidad condensador para electrodos ACF HD — la mejora notablemente la capacitancia condensadores.

2.3 aerogel

Ocasionan el gas es UN nuevo gel de tejidos de nanopartículas porosas de materiales osteológica sin concluir por Pekala. PW, etc. En primer lugar encontró. Las características de alta densidad, es mejor que la superficie del cambio estructural, alcance, ajustable en ReXue eléctrica, en especial, con el rendimiento de óptica, las perspectivas de aplicación amplios y, en particular, que es la gran superficie de alta conductividad y a sus ideales en materiales de electrodos ultracondensadores. Gel de gas se ocasionan del general entre dos materias primas y formaldehído bisfenol a ambos, en respuesta SuJu carbonato de sodio bajo la sinergia entre formación del gel de formaldehído fenólicos ii con la ley seca fluidos súper críticos en los intersticios TuoChu formación solvente RF gas gas en gel de gel de RF TanHua se mantenga UN clima de inercia de la estructura de una red de gas que ocasionan el gel. A través de la regulación del ii entre la proporción de catalizador y fenoles y concentración de gel, el control de la estructura de una red de gas ocasionan el gel. LaoLun beardsley de Estados Unidos en los laboratorios nacionales moro, con el apoyo de la investigación y el desarrollo de recursos energéticos de Estados Unidos a los electrodos de ultracondensadores ocasionan gel de gas ocasionan. PowerStor ha para los electrodos de gel de gas ocasionan ultracondensadores comercializado.

2,4 nanotubos de carbono

Desde el principio los condensadores de electricidad a reserve, los nanotubos de carbono, es ideal para materiales de electrodos. En primer lugar los nanotubos de carbono son más grandes, KongGuan en superficie y, en particular, los nanotubos con UN doble capa de electricidad, que favorece la formación de capacitivo. Además, formación de carbono en nanotubos de carbono para sp heterogéneo de teclas de diverso, con tres ChengHuan se unen, general de seis yuanes el anillo, queda UN variado surtido de la llave, la llave puede unir esto puede suceder GuanNengTuan reacciones de faraday (por ejemplo, carbóxilo hidroxilo, etc.). Los nanotubos de carbono y, por lo tanto, no sólo de doble capa de electricidad, sino también capacitivas puede aprovechar plenamente el principio de almacenamiento de la capacitancia falsos ideales de material. HuaXueSuo orgánicos de chengdu alegando JiangJi y otros nanotubos de carbono en el rendimiento de los ultracondensadores electroquímica de investigación preliminar de nanotubos de carbono, creo que ninguna calibre pequeño tubo, la duración, el bajo nivel de paredes de nanotubos más electricidad para hacer doble capa más materiales de electrodos condensadores. Actualmente la industrialización de la producción de nanotubos de carbono, los precios de la tecnología no es muy alto, madurez de su aplicación en los condensadores también se encuentran en la fase de aplicación práctica de investigación, hay UN rato largo distancia.

Tres perspectivas

Aunque se ha basado en carbono, los ultracondensadores comercializar con éxito, pero para mejorar el rendimiento de los ultracondensadores materiales de electrodos de carbono, todavía existen muchos problemas, por mejorar aún más. En la actualidad, la calidad de los materiales de carbono poroso BiRongLiang gran volumen, pero es relativamente fácil de conseguir la estabilidad a largo plazo, BiRongLiang grandes aplicaciones más difícil tener buen material de carbono, por lo que su capacidad de dirección para resolver de modo coordinado con el uso de electricidad de estabilidad a largo plazo de ambos indicadores de rendimiento contradictorias, también la necesidad de desarrollar una nueva tecnología de carbón, la puesta en marcha de materias primas, etc. El material de carbono es de distribución de apertura el rendimiento de los ultracondensadores de efectos, UN factor clave para controlar muy bien la estructura de los materiales del electrodo de carbono también debe seguir agujero de estudiar. Además, los ultracondensadores basado en carbono, NaZu más grande, también a la necesidad de mejorar la estructura de material en sí.