在超级电容器实现产业化上,美国等西方国家一直走在世界的前列,包括韩 国和日本在内的亚洲国家也要比中国起步要早,他们凭借着先行者的优势,不断 拉大与其他国家的科研距离。中国在超级电容器方面的研究要远远晚于其他发达 国家,在科研前辈们的不断努力下以着极快的速度赶超者国外先行者。虽然在短 时间内没有办法完成全部赶超,但是在某些关键技术上中国已经处于了国际领先 水平。随着中国科学家对超级电容器的科研进展赶上国际水准,国内的超级电容 器市场正由完全的由国外公司统治转变成以国产超级电容器为主。2006 年 8 月 2
8 日, “上海科技登山行动计划超级电容公交电车示范线”投入运营[1],这证明 着中国已经有实力将超级电容器应用到实际领域。超级电容器公交车的投入生产 使用,证明着中国已经在一定程度上领先于其他发达国家。超级电容器公交车上 使用的技术可以说是完全由我国自主研发首创的的技术。66262
超级电容器进军汽车产业的同时也会带动其下游产业以及其他相关联产业 的高速发展,对于整个市场相关行业的蓬勃发展有极其重要的作用。它可以带动
一整批的相关企业进入饱和生产状态。对于促进市场经济有着极其重要的作用。 现在市场上售卖的的超级电容器大多数是采用一种双电层结构,这种这种电
容材料利用方法最早出现在 1957 年,其中电容器电极材料是以碳纤维、活性炭、 碳气凝胶、碳纳米管等为主进行电容器电极材料的制作。1971 年开启了使用虚 拟物做电容的先河,其中电容器材料主要以导电聚合物以及金属氧化物为主。现 在最前沿的电容器电极材料制备方法是利用复合材料,各种碳材料和金属化合物 以及各种碳材料和导电聚合物是现在超级电容器电极材料的首选[2]。
双层电容器材料的选择有着一定的要求[4]:
(1)高比表面积
(2)内电阻要小
(3)还要有有序并且合理的孔隙分布 正常情况下上述条件时选择电容器材料的标准要求,但是经过科学家的不断
专研发现在某些比表面积并不大的活性材料身上出现了例外,这些材料并没有很 大的比表面积,但是它本身的比电容并不小。这种反常情况的出现立即给超级电 容器的研发改进带来了新的活力。这些活性碳材料能够有着这种反常特性的根本 原因是因为他们本身具有大量的微孔,这些介孔碳材料的出现从另一个方向证明 了孔隙分布对材料比电容的影响要远远高于比表面积。那么新的科研方向也就随 之而出现怎么样可以在不影响比表面积的情况下扩大孔隙分布对材料的影响。随 着这个课题的被攻克超级电容器的发展必然会向前大大的迈进一步。
碳纳米管和石墨烯也随之走进了人们的视野,在人们确定了孔隙分布对材料 的影响要远远高于比表面积后,通过不断的对碳材料进行筛选,在通过大量的实 验进行论证,人们终于找到了一种碳材料可以应用于超级电容器电极材料的研发 生产,他就是碳纳米管和石墨烯,就像是一对亲兄弟两者相继被人们发现,并且 很快就投入生产[5,6]。他们本身的性能也有着一定程度的相似在有着可以抗衡优 秀超级电容器电极材料的电化学性能的同时,它还有着非一般的机械性能,优秀 的机械性能使他有着很高的可塑性,优秀的抗拉伸性能使得它本身有着悠久的寿 命,在化学特性消耗殆尽之前几乎不会出现问题。安全、可靠一时间几乎成为了 他的代名词。最令人们欣喜的是在保证以上优异特性的同时,他还可以与其他活 性材料进行合成。其合成后的材料有着超出人们预期的优良性能,有着远远大于 一加一等于二的效果。与此同时这也为人们带来了一个新的思路,通过不同良好 性能的活性材料之间的融合找出一种特制的特殊材料专门应用于超级电容电极 材料。根据超级电容器的电极材料的特点合成一种新的材料。碳纳米管和石墨烯 的出现极大地推进了人们对超级电容器的研发。