柔性储能设备设计综述-超级电容篇-北极星储能网

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在上一篇《柔性储能设备设计综述-锂离子电池篇》中，我们介绍了柔性锂离子电池设计的最新发展状况，今天我们将继续介绍柔性超级电容器的最新发展状况。相比于锂离子电池，超级电容器的突出特点是可以实现数万次反复充放电，并且能够实现大电流快速充放电，这主要是因为电容器与锂离电池工作模式的不同，电容的工作原理是利用双电层电容在电势作用下吸附阴阳离子，从而达到储能的目的，这也称为物理电容，在这一过程中并不发生氧化还原反应。但是双电层电容一般来说容量很小，而且主要和电极材料的比表面积有关，提升材料电容的主要手段是提高活性物质的比表面积，但是这往往是非常有限的。为了提高电容的容量，另外一种更为有效的手段就是利用赝电容，所谓赝电容也就是利用了电活性物质在电极表面进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或者氧化还原反应，赝电容不仅仅发生在电极的表面，还会在整个电极内部发生，极大的提高电容器的容量。一般来说，相同面积上的赝电容容量为双电层容量的10-100倍。

由于超级电容器具有上述优点，使得超级电容成为了现代电子产业不可缺少的重要电子元器件，因此随着电子设备的柔性化发展趋势，也需要对超级电容器进行柔性化设计。在电容器设计中，最为常用的为碳材料，例如活性碳、碳纳米管和石墨烯等都是超级电容器内常用的电极材料，主要是由于这些碳材料具有高比表面积，良好的导电性和良好的热稳定性等特性。

来源：新能源Leader ID：newenergy-Leader

碳纳米管CNT基柔性超级电容器

碳纳米管CNT具有高比表面积(1240-2220m2/g)，超高的电子导电性(10，000-100，000S/cm)十分适合作为超级电容器的活性物质，配合柔性的结构设计，可以制备高性能柔性电容器。例如，Kang等人以打印纸作为支撑结构和隔膜，在其两侧分别涂布CNT，以离子液体基的凝胶作为电解液，获得的柔性超级电容器的能量密度最大可达41Wh/kg，最大功率密度可达164KW/kg。

石墨烯基柔性超级电容器

石墨烯是近年来新兴的一种超级碳材料，石墨烯仅由一层石墨碳原子构成，具有极高的导电性和比表面积(2630m2/g)。目前石墨烯的制备方法主要有氧化还原法，利用化学方法对石墨进行剥离，并进行还原，优点是能够进行大规模生产，缺点是产品中含有较多的官能团，影响产品的性能;机械剥离法，以机械的方法对石墨材料进行剥离，优点是产品纯度高，性能好，缺点是生产成本高，不适合规模生产。

目前在超级电容器上应用的主要是主要是化学法制备的氧化还原石墨烯，例如，Choi等人以全氟磺酸处理的还原氧化石墨烯作为电极，全氟磺酸作为电解质，制备的超级电容器具有极高的比电容(118.5F/g，1A/g)，是纯氧化还原石墨烯电容的两倍左右。石墨烯的超级性能主要是得益于其单层或者少层石墨结构，但是石墨烯材料有再次堆叠的倾向，这将导致石墨烯材料的性能下降。Yang等人利用仿生方法开发的堆叠自抑制型石墨烯很好的克服了这一问题，以该材料制备的超级电容器比电容可以达到273.1F/g，能量密度达到150.9Wh/kg。

复合材料柔性超级电容器

原标题：柔性储能设备设计综述-超级电容篇

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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