316EPEM2023.7下电力装备ElectricEquipment超级电容器中碳电极材料的制备及其应用锦州凯美能源有限公司张越摘要：目前，以碳化物为基体的碳和石墨烯为代表的多孔碳，在超级电容中的应用已取得了一定的进展，本文针对超级电容器当中碳电极材料的制备与应用展开相关探讨分析。关键词：超级电容器；活性炭；碳纳米纤维1超级电容器的储能机理1.1超级电容器目前，电力电能的存储方式主要有电池存储和静电存储两种方式。其中，电池存储是指将电能通过化学反应转化为化学能，再经过逆反应将化学能转化为电能的过程。电池的优点是能够储存大量的电能，但缺点是充电时间长，容易受到环境条件的影响，且使用寿命有限；而静电存储是指将电荷直接储存在导电体中的一种存储方式，具有充放电速度快、使用寿命长等优点。其中，超级电容器是一种常见的静电存储设备，其利用了双电层原理和法拉第模式两种原理来存储电荷。超级电容器的电荷储存原理是通过导电固体颗粒和电解质之间的界面来实现的。这个界面可以看作是一个具有双电层电容的电容器，双电层超级电容器的电极由高表面积和高孔隙率的纳米材料制成，这些材料具有很强的吸附能力，使得电荷可以储存和分离在界面上[1]。其表示方式：C=Aε/4πd，式中：A是电极表面的面积，对于超级电容器表示电极多孔的活性表面层；s是电解质的介电常数，对于真空条件取值为1，对于其他所有材料包括气体ε大于1；d是双电层的有效厚度。1.2法拉第电容器法拉第超级电容器是一种高性能的电化学能量储存器，能够快速地储存并释放电荷。这种电容器的产生是基于可逆的氧化还原反应，这种反应会导致法拉第电流通过超级电容器电池。在法拉第超级电容器中，电极材料会发生氧化还原反应，这种反应会导致材料上的电子转移，从而产生伪电容。能发生氧化还原反应的材料包括导电聚合物和碳纳米管。电极材料上的反应分为三种法拉第过程，分别是可逆吸附、过渡碳纳米管的氧化还原反应和可逆电化学掺杂。可逆吸附是指电极表面上的离子与电极之间的相互作用，这种过程能够带来一定的电容值。过渡碳纳米管的氧化还原反应是指电极表面的过渡金属离子在氧化还原反应中发生电子转移，从而产生电荷。可逆电化学掺杂是指电极表面上的材料在外加电压的作用下发生电子转移，从而产生电荷。2不同碳电极材料的制备与应用2.1活性炭活性炭被视为具有未来工业前景的电极材料。其种类有：粉末活性炭、活性炭纤维和活性炭毡/布。其优势有：丰度高，成本低，加工...
