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更大容量的超级电容设计(2012-10-29 15:18:55
这是一个前沿的超级电容新技术，和现有的超级电容结构不太相同。 现有的超级电容储存电量很少，很难做高的主要问题如下： 1：正极超细炭黑的有效比表面积很小： 尽管正极炭黑的比表面积达到2000~3000M2/g,但大部分炭黑没有连接起来，被泡在电解液中孤立炭黑粒子就是无效面积，因此实际有效正极比表面积低于1000M2/g，如何把炭黑粒子全部链接起来是一个提高超级电容的难题。 2:提高双电层的电子密度：
本人在研究有机导电聚合物时，发现一种使用有机导电单体制备高比表面积正极的方法， 1a ： 3,4-亚乙基二氧噻吩（EDOT） 1b： 导电磺酸单体，新化合物发明 将1a、1b和氧化剂、导电交联单体、造孔剂、溶剂混合后， 注入电容铝壳，加热到60~80度聚合2~3小时，再加热到110~120度，将造孔剂裂解挥发，形成一个高比表面积的有机导电聚合物多孔正极，实际的测定值如下： （1）比表面积： 860~980M2/g （2）电容： 102~150F/g 我非常惊奇电容量如此之大，经过理论分析，和B.E.Conway教授提出的经典活性炭电极双电层超级电容器略有不同，主要的差异如下： a: 有机导电聚合物形成的高比表面积多孔电极，是一个完全连接的连续网络正极，都是有效地比表面积。而高比表面积活性炭制备的超级电容器正极有大量浸泡在电解液中的孤立团粒，不能计入有效面积，实际比表面积远小于干粉比表面积。 b: 在有机导电多孔正极表面接枝有大量磺酸基团： 在有机导电多孔电极表面的这些磺酸基团，对正极电压具有非常高的介电常数，并且在正极表面形成强大地范德华力，排斥电解液中的负离子向正极靠近，从而大幅增加正极电荷。也使电极表面的电容大幅增加。 不管是高比表面积活性炭，还是现在很火热的石墨烯，应该难以和有机导电聚合物多孔电极相匹敌，石墨烯表面难以接枝磺酸基团，比表面积尽管可以超级大，但有效连接的电极面积会大幅减少。 在经过一段时间的完善研究后，有机导电聚合物多孔电极会在使超级电容器上更上一层楼，在配合使用N，N-二甲基三氟乙酰胺这种高耐压的强极性非质子溶剂后，很有希望能实现如下的储能指标： 1：储存电压： 4V 2：电容量： 100000F/kg 3：储存电量： Q=0.5CU*U = 50000*16 = 800000J/kg = ~0.2度电/kg 这个储存电量指标已经远超过现在的磷酸铁锂电池。而且超级电容储能电池的使用寿命、充放电速度都远优于锂电池。
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