超級電容器類似于一種電化學(xué)元件,但其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),它的儲能過程是可逆的。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個(gè)無反應(yīng)活性的多孔電極板。
通常情況下,為了避免形成電化學(xué)的負(fù)極和陽極的溶解,大多數(shù)選擇多孔碳棒作為兩個(gè)電極。充電時(shí),陽極吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子,陰極吸引正離子,在離子隔膜兩邊,實(shí)際上形成兩個(gè)離子存儲層,形成電動(dòng)勢。在放電時(shí),正極的界面雙電層上被牢牢吸附的負(fù)離子開始向電解液中釋放,而負(fù)極的界面雙電層開始釋放正離子,同時(shí),負(fù)極的界面雙電層在負(fù)極上的電子也被釋放,通過外電路流向正極,形成電流。
我國的超級電容制造的第一步應(yīng)該瞄準(zhǔn)鉛蓄電池的儲能水平,30瓦時(shí)/公斤。而碳電極的2000m2/g的比表面積已經(jīng)很大,但是,達(dá)到極限后,如用現(xiàn)在的制造理念還是解決不了問題。因?yàn)?000m2/g的比表面積不是被充分利用的,這還取決于兩電極的距離,以及離子的充電擴(kuò)散的效率?;钚蕴康目障?,較多的是微米級的,只要空隙不是很深,空隙是開放的,離子的遷移效率還是理想的。但是,作為電極,如果是粉末狀活性炭,由于是浸濕在電解液中,會(huì)使充電時(shí)的電子導(dǎo)通率下降,離金屬電極較遠(yuǎn)的活性炭尤其如此。
如果是整體狀的活性炭,則有很長的離子通道,實(shí)際上并非處處是微米級的。若一處出現(xiàn)納米級的,則通道就可能被堵塞。因?yàn)椋呀?jīng)被吸附的離子,在通道上會(huì)強(qiáng)烈地排斥其它同極性離子的擴(kuò)散,尤其在通道狹窄時(shí)。從某些專利來看,有的使用了高放電電壓的有機(jī)大離子作為遷移離子,而電極用碳納米管粉末復(fù)合物,這種設(shè)計(jì)明顯不合理。在理論上,大離子在碳納米管內(nèi)的遷移是困難的??紤]到吸引和排斥作用,大離子的實(shí)際遷移是更為困難。由此可見,超級電容的技術(shù)突破應(yīng)該是比表面積和表面積的同時(shí)擴(kuò)大。
我國的超級電容制造的第二步應(yīng)該瞄準(zhǔn)擴(kuò)大電極的比表面積。我國目前現(xiàn)有的制造方法是從上而下,即由有結(jié)構(gòu)的含碳物進(jìn)行分解式的制造。今后,要更多的研究從下到上的制造方法。雖然,一些專利也用到了碳納米管,但是,他們只是粉末狀的,還不完全符合從下到上制造出整體的要求。而模板化的碳電極制造技術(shù)、合成有機(jī)物整體焦化炭化技術(shù)、有機(jī)導(dǎo)電體制作電極技術(shù)是以上這些專利中的領(lǐng)先技術(shù),頗有開發(fā)之必要。展望未來,納米技術(shù)的應(yīng)用將是最終突破技術(shù)難關(guān)的關(guān)鍵。
在自主創(chuàng)新的理念的導(dǎo)引下,我國發(fā)展超級電容的內(nèi)在條件已經(jīng)具備。三年前,國際大都市上海已經(jīng)出現(xiàn)了世界第一條用超級電容儲能器行駛的公交線。隨著制造理念的創(chuàng)新和制造技術(shù)的發(fā)展,我國的超級電容制造技術(shù)一定會(huì)在世界上立于不敗之地,并將產(chǎn)生不可低估的經(jīng)濟(jì)效益,為遏制世界金融危機(jī)帶來負(fù)面影響而發(fā)揮巨大的作用。
-
超級電容器
+關(guān)注
關(guān)注
19文章
405瀏覽量
28636 -
電容
+關(guān)注
關(guān)注
99文章
5940瀏覽量
149587
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論