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活性炭在电化学方面的应用

发布时间:2020-05-14 浏览

碳质材料从基本结构上可分为晶态碳和无定形碳。晶态碳有三种晶状体:金刚石四面体结构、石墨层型结构和C60球烯结构。无定形碳则为这三种基本微晶结构的杂合体。基本微晶结构的不同,决定了碳质材料的电性能差异很大。活性炭基碳质材料以其多孔性及比电阻小,且不随温度、湿度、电压、电流波动而变化、具有充放电性能稳定及能在广泛的温度范围内使用等优良特性,而越来越受到电子专家的青睐。

活性炭在电化学方面的应用

活性炭主要作为制备体积小、容量大的电子元件的电极材料。当活性炭与电解液接触时,就会在界面形成双电层,从而构成电荷存储场所。一般说来,活性炭的比表面积越大,形成的双电层就越多,能储存的能量就越大。

实际上,由于活性炭比表面积与其结构有密切的关系,作为储能用的活性炭材料,其表面积一般在1000-3000m2/g之间。就双电层电容器的制造来说,寻找合适的活性炭材料成为至关重要的步骤。虽然我国是一个活性炭生产和出口大国,但由于对双电层电容器的认识和研究刚刚起步,能够用于双电层电容器电极材料的厂家非常少。

双电层电容器所用电解质的不同,对多孔碳质电极材料孔隙结构的要求不尽相同。然而有一点是相同的,即适合于该电解质分子大小孔的孔容积越大,堆积密度越大,能量密度也就越大。这就需要开发比表面积大、充填密度也大的活性炭。

由于炭材料的比表面积、孔径分布、材料的电导率以及表面状态是影响超级电容器性能的重要指标,因此,活性炭材料的研究目标是制备具有高比表面积、合理孔径分布和较小内阻的电极材料。早在1954年,就有以活性炭用于EDLC电极的专利,所以说活性炭也是双电层电容器(EDLC)使用较多的电极材料。

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