高能量电化学超级电容是目前世界关注课题,因其双电层电荷储能原理,具有功率大、循环次数多、寿命长等优于电池的特性,在电动汽车,混合动力车,电子装置,备用电源等许多领域有实际应用,研究意义重大。本项目研究制备了高比能量电化学超级电容,目标是做到40-50 Wh/kg比能量的电极材料,或15-20 Wh/kg比能量的单体超级电容,争取达到铅酸电池比能量的一半。主要从两个角度出发,一是采用纳米碳管材料,直接纵向生长在电极集流体上,获得高容量,宽电压范围的超级电容。二是研究高比能量混合超级电容,采用一半电池电极材料,一半高比表面为活性碳材料,组合混合超级电容。寻找正负极电极材料的最佳配合比例。用电化学和表面分析方法表征和测量电极材料以及超级电容整体特性。其中阵列碳纳米管直接生长在不锈钢基底上,成为世界首次报道此结果,以该材料作为电极的超级电容具有非常高的比功率。PbO2/AC混合超级电容体系可达到15 Wh/kg比能量(包括电极材料,电解液,集流体,隔膜),该研究成果也引起国际同行关注。项目研究成果包括发表10篇SCI论文,6篇中文核心论文,2篇会议论文,2项专利。三年里培养了5名硕士研究生。
英文主题词supercapacitor;electrochemistry;activated carbon;carbon nanotube;high specific energy density