【25页】纳米MnO2超级电容器.doc文档优秀范文

无论基于何种原理，超级电容器都可以分为四大部分双电极电解质集流体和隔离物。

当前，人们研究的热点是电极材料和电解质，电极材料的研究主要在四个方面碳电极材料，金属氧化物及其水合物电极材料，导电聚合物电极材料，以及混合超级电容器电极材料。

电解质需要具有很高的导电性和足够的电化学稳定性，以便超级电容器可以在尽可能高的电压下工作。

现有的电解质材料主。

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合成电极材料时尿素的加入对材料电极的恒电流充放电特性的影响，合成电极材料时柠檬酸的加入对材料电极的恒电流充放电特性的影响，纳米材料电极的交流阻抗谱，结论，备注，参考文献，未定义书签，纳米材料电极的交流阻抗谱，结论部分内容简介。

合成电极材料时尿素的加入对材料电极的恒电流充放电特性的影响，合成电极材料时柠檬酸的加入对材料电极的恒电流充放电特性的影响，纳米材料电极的交流阻抗谱，结论，结论，备注，参考文献，致谢二〇〇年六月四日星期五引言在人类社会高速发展的今天，对能源的需求也飞速增长，但是传统的化石能源不可再生，近年的石油危机便充分暴露能源需求与供给之间的矛盾。

而且，全球生态环境日益恶化，人类今后会更加依赖清洁的可再生的能源。

超级电容器的相关研究以及近年来的大力发展就顺应了人类对新型能源的需求。

超级电容器是种介于普通电容器和二次电池之间新型无维护储能元件，比功率是电池的倍以上，储存电荷的能力比普通电容器高，具有工作温度范围广可快速充放电且循环寿命长无污染零排放的特点。

由于超级电容器具有比普通电容器更高的比电容量和能量密度，而且同时具有比电池更高的功率密度，在通讯科技信息技术家用电器等各种工业领域以及电动汽车航空航天等领域都有广阔的应用前景。

已经受到了世界各国的普遍重视。

目前，超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器法拉第赝电容器有文献中也称之为法拉第准电容器以及二者兼有的混合电容器。

双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。

法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部，因此可以获得比双电层电容器更高的电容量和能量密度。

无论基于何种原理，超级电容器都可以分为四大部分双电极电解质集流体和隔离物。

当前，人们研究的热点是电极材料和电解质，电极材料的研究主要在四个方面碳电极材料，金属氧化物及其水合物电极材料，导电聚合物电极材料，以及混合超级电容器电极材料。

电解质需要具有很高的导电性和足够的电化学稳定性，以便超级电容器可以在尽可能高的电压下工作。

现有的电解质材料主要有固体电解质有机物电解质和水溶液电解质。

二〇〇年六月四日星期五文章综述超级电容器的原理及发展状况超级电容器的原理电化学电容根据储能机理的不同可以分为两类采用高比表面积活性炭的电容器，是基于碳电极电解液界面电荷分离所产生的双电层电容二采用等贵金属氧化物做电极的电容器，是利用氧化物电极表面及体相中发生的氧化还原反应而产生的吸附电容，由于该类电容的产生机制与双电层电容不同并伴随电荷的传递过程发生，这种电容被称为法拉第赝电容，现在，这类电容器更习惯被叫做电化学电容器或超级电容器。

近年来的研究表明，导电聚合物电化学电容器也是由法拉第赝电容贡献采用不同的电极材料分别作为电容器的两极，使所制备的电容器同时具有双电层电容和法拉第赝电容，即所谓的混合电容器。

以下我们就类电容器的原理做进步的说明。

双电层电容器模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极溶液界面的溶液侧，离电极定距离排成排，形成个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。

于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，这就是我们通常所讲的双电层。

由于界面上存在个位垒，两层电荷都不能越过边界彼此中和，如同个平板电容器，因而存在电容量。

为形成稳定的双电层，必须采用不和电解液发生化学和电化学作用的导电性能良好的极化电极。

还应人为施加直流电压，促使电极和电解液两相界面发生极化。

本质上这是种静电型的能量储存方式。

由此可见，双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关，因而可以通过提高电极电位和增大电极比表面积来提高双电层电容量。

由于受电解液中溶剂分解电压的限制，充电电压仅为，主要通过加大电极比表面积来增加电容量。

双电层有储存电容量的作用。

双电层电容器的容量与电极电势和材料本身的属性有关。

通常为了形成稳定的双电层，般采用导电性能良好的极化电极。

双电层电容器是靠电极浸入电解液中所形成的电极与电解液的界面异号电荷双电层来存储能量。

根据双电层模型可知，电极和电解液界面存在着两相间的相互作用种是电极与电解液两相中的剩余电荷所引起的静电作用，这是种长程性质的相互作用另种是电极和电解液溶液中各种粒子离子溶质分子溶剂分子等之间的短程作用，只发生于几个距离范围内。

静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，形成紧密双电层结构，简称紧密层。

但是，由于离子热运动和电荷之间相互排斥力的作用，电极和电解液两相中的荷电粒子不可能完全紧贴着电极分布，而具有定的分二〇〇年六月四日星期五散性，形成所谓扩散层。

因此，在静电作用和粒子热运动的双重作用下，电极电解质溶液界面的双电层将由紧密层和扩散层两部分组成。

双电层电容器的基本构成如图所示，它由对可极化电极和电解液组成。

在两个电极上施加电场后，溶液中的阴阳离子分别向正负电极迁移，在电极表面形成双电层撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸扫描范围到达终止电位后，会自动以同样的扫描速率回到起始电位。

在电位扫描的同时，同步测量研究电极的电流响应，所获得的电流电位曲线称为循环伏案曲线。

下面以典型循环伏安曲线对其进行电化学动力学分析。

如图所示，当电极电势从开始向阳极方向扫描时，由于双电层充电效应的存在，电极只有非法拉第电流，随着电极电势增加，电活性物质在电极上发生氧化反应，出现了阳极电流即法拉第电流，随电极电势进步向阳极方向移动，电极反应被加速，反应电流越来越大，同时，电极附近的反应物不断被消耗。

由于存在的扩散阻力使本体溶液的反应物来不及补给，因此导致电极附近的反应物越来越少，反应电流越来越小。

总的来说，初始阶段电极反应的加速起主导作用，随着反应的进行，电极附近反应物浓度减小引起反应速率下降的趋势逐渐占优势，在两个相反效应的竞争作用下，响应电流出现个峰值，即阳极峰值电流。

当电位扫描至开关电压后反向扫描开始，此时，当电极电势从处向阴极方向移动时，电极附近的氧化产物被还原，阴极电流不断增大，同时电极附近的氧化产物的量也越来越少。

同理，随着电极电势逐渐向阴极移动，响应电流也出现个峰值，即阴极峰值电流。

根据电流峰的位置可以确定氧化或还原反应的电位，以此来表征相应的电极反应。

通常，初次循环时，因电极不稳定会导致伏安曲线与连续循环时所得到的曲线有很小的差别。

多次反复循环或在不同扫描速度下得到的曲线的改变才是探索反应机理的重要线索与根据。

图典型的循环伏安曲线二〇〇年六月四日星期五曲线中的比容量计算对于双电层电容器，可以用平板电容器模型进行理想等效处理，根据平板电容容量计算公式其中电容，ε介电常数电极板正对面积，等效双电层有效面积电容器两极板之间的距离，等效双电层厚度。

由式可知，超级电容器的容量与双电层有效面积成正比，与双电层厚度成反比，对于活性炭电极，双电层有效面积与碳电极的比表面积及电极上载碳量有关，双电层厚度则是受到溶液中离子的影响。

因此，制备好以后，电解液确定，容量便基本确定了。

利用公式和可得其中电流，电量的微分，时间的微分，电位的微分。

因而，如果在电极加上个线性变化的电位信号时，得到的电流响应信号将会是个不变的量。

如果给定的电信号是个如图所示的三角波信号，电流信号将会是个正电流信号或者个负电流信号。

响应信号如图所示，响应信号在图中呈个矩形。

图循环伏安信号曲线三角波信号响应信号由式可知，在扫描速度定的情况下，电极上通过的电流是和电极的容量成正比例关系的，也就是说对于个给定的电极，通过对这个电极在定的扫描速度下进行循环伏安测试，研究曲线纵坐标上电流的变化，就可以计算出电极的容量。

然后按照电极上活性物质的质量就可以求算出这种电极材料的比容量。

二〇〇年六月四日星期五恒电流充放电曲线恒电流充放电的原理由于超级电容器具有超大的电容量，采用常规的电桥方法不能测出其有效容量。

超级电容器的测试方法主要有恒电压充电法和恒电流充放电法，本论文研究中均采用恒电流充放电法进行测试。

恒电流充放电的原理是在定的电位范围内，通过对待测电容器或电极进行恒流充电或放电，考察其电位随时间的变化关系。

根据这关系，可以研究电容器或电极的性能比如计算其比容量等效串联电阻充放电效率等。

与循环伏安测试的不同之处在于循环伏安测试是通过给电极施加线性且周期变化的电位信号从而得到电流响应值的，它研究的是电流随电位变化的关系恒流充放电测试是通过给电极施加恒定不变的电流信号从而得到电位响应值的，它研究的是电位随时间的变化关系。

恒电流充放电曲线中的比电容计算当采用恒电流对超级电容器单元进行充放电时，如果电容量为恒定值，那么将为定值，即电位随时间呈线性变化。

如果获得的恒流充放电曲线是条直线，就是说该器件单元呈现为理想电容器行为。

如图所示电容器单元的充放电曲线，可以看出它与电池所具有的平台式充放电曲线完全不同。

实际所测得的充放电曲