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《碳基双电层电容器的结构、机理及研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、·LK!·化学通报$!!#年第##期<,,5：MM;;;@+<*=.9,-4=3>@0->碳基双电层电容器的结构、机理及研究进展孟庆函李开喜凌立成（中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室太原!"!!!#）摘要活性炭基双电层电容器是一种新型电化学能量储存装置，其储电机理是利用电极材料比较大的比表面积在电极和电解液之间形成双电层储存电荷，充放电过程中无化学反应发生。活性炭材料由于具有较大的比表面积、良好的孔结构分布、化学惰性表面等，一直是双电层电容器电极的首选材料。本文简要介绍了双电层电容器的制造工艺、应用
2、及发展趋势。关键词双电层电容器活性炭!"#$%&’$()*+,-.+/012)*&)34*-+353+.,0-（(678）.93:*;*)*+,-0+<*=.+3)*:*->49,0-3>*/*?.+*;.,<<.><50;*-/*:9.,4@(:*->4.99,0-*/.:3:(67824+<3->*9*53-3,.0:.:,<*/012)*)34*-A0-=*/.:,<*=.+-050-*90A3?*-4<.><91-A3+*3-*3*)*+,-0/*=3,*-.3)9，;<.+0
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4、&)34*-+353+.,0-，B+,.?3,*/+3-20:炭材料作为一种能源材料日益受到重视，用比表面积较大的活性炭制作双电层电容器的电极就是炭材料在能源领域的一个重要应用。双电层电容器是一种新型的电化学能量储存装置，其电容比传统电容器大得多，具有法拉级的电容量；结构与性能类似于电池，具有高功率密度、高循环寿命和对环境无污染等优点。早在$!世纪’!年代就有人提出用比表面积较大的电极制造双电层电容器，从而可以获得法拉级的电容量。但在以后很长的一段时间内，该技术的发展十分缓慢。直到［#］［$］#E%!年才有活性炭
5、作极化电极的专利申请。这项技术随后被FGHIG和J(8公司商品化，主要用作微机等常用电器的后备电源。随着应用的需要，该技术得到迅速发展。特别是#EE$年美国能［"］源部制定电化学电容器发展计划，进一步拓宽了该技术的研究和应用领域。.双电层电容器的结构和机理./.双电层电容器的结构双电层电容器有两种结构类型，即硬币型和卷绕型，下面简要介绍一下这两种电容器的基本设计特征。#@#@#硬币型双电层电容器的基本设计特征双电层电容器的基本设计包括$个被一个多孔性隔膜隔开的高比表面积多孔性电极，隔膜和电极都浸泡在电解液中。隔膜
6、一般为玻璃纤维膜或聚丙烯膜，允许离子流通过而阻止两个电极相接触。在每个电极的背面通常加上一层集电体来减少电容器的阻抗损耗，且如果集电体是非多孔性的，它常被用作电容器密封的一部分（图#）。该种双电层电容器的特点是结构简单、重量轻、体积小，但相应的电压和电容量也较低，适于作小型电器的孟庆函男，$%，博士生，现从事活性炭结构性质和双电层电容器电化学性能的相关性研究。$!!!&!%&#$收稿，$!!!&#!&#’修回855C：DD#89E41#8"<965%A<4F1=%F化学通报+,,’年第’’期·2?’·后备电源。［
7、&］为了提高双电层电容器的操作电压，增大电容量，!"#$"%在’()*年设计了多个电容器串联在一起使用的双极式双电层电容器（图+）。这种设计的优点是把两个电容器的电极紧贴在一起且中间只用一个集电体，这样就把电容器之间的电流路程减到最低，大大地减少了电容器的阻抗损耗。串联电容器的一面是正电极，另一面是负电极。这种装置的基本构筑部件是一个双电极，故称其为双极双电层电容器。它可将操作电压提高到几十伏，电容量高达&,,,-),,,法拉，能够提供数百安培的放电电流，满足电动汽车大功率充放电的需要，开拓了双电层电容器的新的应
8、用领域。［)］这种设计已经被标准石油公司和./0公司商品化。图!双电层电容器的基本结构图"双极式双电层电容器的基本结构［2］’1’1+卷绕型双电层电容器另一种比较相近的双电层电容器设计是卷绕型结构，就是将一个薄且面积大的电极卷成一卷，密封在一个容器中。这种设计的优点是大面积的电极可以大大降低电容器的内部阻抗，而且还简化了电容器的密封。在双极式结构中，每一个电极组都必须单独
