來源：韓研活性炭網 作者：韓研活性炭網 2017-05-16
大多數批量生產的商用超級電容器都是使用活性炭作為主要成分。活性炭可以從具有高炭含量的許多不同材料中得到，包括木炭，椰殼和果殼。最常見的是通過在600-900℃的無氧環境中對原料進行熱處理以將其炭化，然后在相似的溫度范圍內將其放入熱蒸汽中活化。第二個過程是激活炭的比表面積使其內部產生大量的孔隙結構，小體積的孔(通常直徑小于10nm)。這種孔隙率賦予材料巨大的比表面積，韓研的特殊制造方法可以超過2000m 2 /克。此外，由于來自sp2鍵合的原子的離域π電子，活性炭具有大的導電性。這些特性使其非常適合雙層電容應用。一個典型的現成的超級電容器的基礎上活性炭和有機液體電解質具有特定的電容(即，每單位質量的電化學活性物質的電容)為25-30F / g。
活性炭的孔隙結構
什么是超級電容器，它如何工作?
超級電容活性炭是超級電容器必不可少的材料，超級電容器(也稱為超級電容器或電化學電容器)是一種類型的電化學能量儲存裝置的。它表面上類似于常規電容器，因為它由一對平行板電極組成，但不同之處在于兩個電極被電解質溶液而不是固體電介質分離。通常但并非總是這兩個電極是相同的，并且在它們之間放置離子可滲透分離器以防止它們彼此接觸并產生短路。當器件上施加電壓時，正電荷收集在一個電極上，負電荷收集在另一個電極上。對于傳統電容器，這是故事的結尾。然而，在超級電容器中，每個帶電極的電極將吸引來自電解質溶液的相反電荷的物質，其平衡電極的電荷。直接吸附在電極表面上的物質形成所謂的“內亥姆霍茲平面”，主要是極化溶劑分子，一些離子失去了它們的溶劑化殼。過去這是一個稱為“外亥姆霍茲平面”的層，由與電極相反的電荷的溶劑化離子組成。這種電極 - 電解質界面處的電荷分離被稱為“雙電層效應”，是存儲電能的方法。由于電位下降主要局限于該范圍為0.1?10nm的區域，相應的電場強度為每千瓦數千伏，
充電超級電容器的一個電極中雙層形成和電勢分布的圖示。
雙層機制意味著每單位電壓(即電容)存儲的電荷量與電極的界面面積成比例。因此，超級電容器電極所需要高品質的活性炭，一般是看活性炭比表面積和電阻值，所需活性炭最小值都要1000m2的表面積電阻越小越好。
與通過電解質中的Li +離子和每個電極之間的電荷轉移反應儲存能量的鋰離子電池不同，超級電容器中的能量存儲本質上是靜電的。沒有反應動力學的限制因素和通過體電極的離子傳輸材料，超級電容器的充電和放電速度比鋰離子電池快兩個數量級。此外，電池電極中鋰的重復嵌入/脫嵌可以產生限制其使用時間的有害副產物和循環應力。超級電容器不會面臨這些問題，可以持續數十萬次充放電循環，也不會明顯感覺損耗電容量。另一方面，超級電容器通常對電池具有較差的電荷存儲能力; 超級電容器的能量密度小于10Wh / kg，而鋰離子電池的平均功率為150Wh / kg。
超級電容器的應用
好的活性炭制造出的超強電容器具有穩定性和快速存儲和釋放電荷的機制，因此超級電容器非常適用于需要大功率(大量電流在短時間內傳輸)的應用。例如，他們可以從汽車或火車的重復制動中恢復能量，大型柴油發動機的冷啟動，雷達脈沖和太陽能供電的能量存儲LED路燈。超級電容器還可以作為電源緩沖器，減輕高峰的影響和短暫的電流中斷。它們已經被用作風力發電機執行器中的計算機存儲器模塊和變槳控制系統的備用電源。
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