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活性炭纤维的应用和生产技术

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:与活性炭相比,活性炭纤维具有独特的微孔结构、更好的比表面积和表面官能团。不少研究者已针对活性炭纤维用于EDLC展开工作[97-100]。Miura K.等人采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维,将其作为超级电容器电极,对于尺寸相同的单元电容器,采用高密度活性炭纤维为电极的电容器的电容明显提高。Wang K.P.等人将聚丙烯腈基碳纤维粉碎用于EDLC,结果发现粉碎的活性炭纤维更有利于电解质离子的吸附,并且能显著降低电容器内阻。

活性炭纤维的应用和生产技术

纳米线是一维纳米电极材料的典型代表,碳纳米线材料与三维结构碳材料例如纳米颗粒材料相比有以下比较明显的优势:首先,一维纳米线电极材料的电子传导能力更强,碳纳米线中的原子与原子之间是直接通过电解液相互传导,而没有太多颗粒之间的界面,因此电子在传输的过程中不需要克服太多的纳米颗粒接触界面的势垒,从而导致了电子在纳米线中的传导速度很快。其次,纳米颗粒排布往往比较紧密,而一维线状结构中线与线之间有着比较多可以用于缓冲体积效应的空间,因此碳纳米线电极材料在超级电容器以及锂离子电池电极的研究中有着重要的地位和非常有意义的潜在应用前景。活性炭纤维(Active Carbon Fiber,ACF)是20世纪70年代初发展起来的一种吸附能优于活性炭的活性吸附材料。与活性炭相比,活性炭纤维具有独特的微孔结构、更好的比表面积和表面官能团。由于其密度比活性炭粉末低,因此可产生比活性炭更高的质量比容量。同时,在组装的过程中,可以不添加黏结剂,减小内阻。不少研究者已针对活性炭纤维用于EDLC展开工作[97-100]。如日本松下电器公司早期使用活性炭粉为原料制备双电层电容器的电极,后来发展的型号则是用导电性优良、平均孔径2.0~5.0 nm比表面积1500~3000 m2/g的酚醛活性炭纤维,活性炭纤维的优点是质量比容量高,导电性好,但存在表观密度低的缺点。Miura K.等人采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维,将其作为超级电容器电极,对于尺寸相同的单元电容器,采用高密度活性炭纤维为电极的电容器的电容明显提高。Wang K.P.等人将聚丙烯腈碳纤维粉碎用于EDLC,结果发现粉碎的活性炭纤维更有利于电解质离子的吸附,并且能显著降低电容器内阻。Xu B.等人以聚丙烯腈基碳纤维作双电层电容器的电极在比表面积为3291 m2/g,孔容为2.16cm3/g,其中66.7%是2.0~5.0nm的中孔时,在离子液体电解质中比容量为187 F/g。现阶段,活性炭纤维已经被欧美发达国家的大公司用作超级电容器电极材料,这也证明了活性炭纤维具备高性能超级电容器材料的特点。(www.xing528.com)

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