改性二氧化锰碳纳米电极材料超级电容器研究

改性二氧化锰碳纳米电极材料超级电容器研究

改性二氧化锰碳纳米电极材料超级电容器研究

电化学电容器相对于电池来说，具有循环寿命长、充放电速度快、功率高以及对环境友好等特点，因此受到国内外科学家的广泛关注。电化学电容器存储的电量是传统电容器的上千倍，功率密度又比电池高2个数量级，虽然能量密度较电池小很多。因此，当电化学电容器与电池或传统电容复合使用时，可以通过提高功率来改善电池的性能，通过提高能量密度密度来提高传统电容器的性能。

电化学电容器做为一种新型储能装置，其储能的机理与传统的静电电容器不同。静电电容器是通过介质极化来存储电荷，它能迅速积累和释放电荷，可在纳秒级脉冲方式下工作，但其存储电荷的能力差，其储存能量的提高主要是依靠提高电容器的电压或介质系数来实现。而电化学电容器充电时可产生的电容包括：在电极／溶液界面处通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电容；在电极表面或体相中二维或准二维的空间内，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的法拉第赝电容。因此，根据储能机理的不同，可以将电化学电容器分为双电层电容器和法拉第赝电容器。

双电层电容器

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／溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一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。由于界面上存在一个位垒，两层电荷都不能越过边界彼此中和，如同一个平板电容器，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。当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引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，界面上的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。双电层电容器主要通过加大电极比表面积来增加电容量。采用具有很大比表面积的材料可获得较大的电容量，研究较多的是各种碳材料，如活性炭、