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《高能量密度儲電材料研究現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、高能量密度儲電材料研究現(xiàn)狀摘要：在概述了二次電池和超級電容器的原理和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了鋰離子二次電池正負極活性材料及電化學(xué)超級電容器電極材料的研究進展，分析了新提出的陶瓷超級電容器的發(fā)展現(xiàn)狀。最后對高能量密度儲電材料的發(fā)展趨勢作了推測。？關(guān)鍵詞：鋰離子二次電池；電化學(xué)超級電容器;電極材料；陶瓷超級電容器？中圖分類號：TM911.14文獻標識碼：A文章編號：2095-1302(2011)10-0049-04?ResearchStatuesofElectricalStorageMaterialswithHighEnergyDensity?HEDong-lin,
2、YANGChuan-ren,QINDeng-jin,WANGZhuo-bin,CHENHong-wei,ZHANGJi-hua?(StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilmsandIntegratedDevices,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,China)?Abstract：Theprinciplesandstatusaboutsecondarybatteriesandelectrochemicalsupercapacitor
3、sareintroduced.Infoundationofthis,theprogressofelectrodematerialsinlithium-ionrechargeablebatteriesandelectrochemicalsupercapacitorsarereviewed,thedevelopmentstatusoftheceramicsupercapacitorissummarized.Newspeculationsaboutthetrendofelectricalstoragematerialswithhighenergydensityar
4、eproposed.?Keywords：lithium-ionsecondarybatteries;electrochemicalsupercapacitors;electrodematerial;ceramicsupercapacitor?0引言？相對于傳統(tǒng)化石能源而言，電能有很多優(yōu)勢（比如成本低、使用方便、無污染等）。然而，在交通領(lǐng)域化石能源仍然占絕對地位，限制電能在此領(lǐng)域取代化石能源的一個很大因素就是現(xiàn)在的儲電設(shè)備能量密度不夠高。另外，手機、筆記本電腦等移動設(shè)備充電頻率越來越高，其主要原因也是現(xiàn)有電池能量密度不夠高。因此，研宄可移動高能量儲電裝置具有重
5、要的意義。?如今，致力于高能量密度的儲電裝置有二次電池和超級電容器?。二次電池又叫蓄電池，民用領(lǐng)域常見的有鉛酸電池和鋰電池，二次電池是現(xiàn)今主要的高能量密度的儲電裝置。超級電容器一般指電化學(xué)超級電容器，這種電容器雖然能量密度相對于二次電池而言比較低，但其理論能量密度可以很高，仍然有很大的研究價值?。近幾年，EEStor公司提出的新型陶瓷超級電容器，聲稱有遠超過現(xiàn)有鋰二次電池的能量密度。？本文概述了二次電池和超級電容器的原理和現(xiàn)狀綜述了鋰二次電池和超級電容器電極材料的研究進展總結(jié)了陶瓷超級電容器的研宄結(jié)果，以期為移動電源的發(fā)展提供借鑒。？1高能量密度儲電裝置
6、的原理及現(xiàn)狀？1.1二次電池？二次電池的基本原理與原電池相同，它們都是利用自發(fā)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流，但是，外加電壓的條件下，二次電池的氧化還原反應(yīng)可反方向進行?。？原電池的原理示意圖如圖1所示，該電池的主體組成為正極、負極和電解質(zhì)，其中電解質(zhì)提供離子導(dǎo)電通道，正負極存儲能量。能量總量為可移動的電荷量與電池電動勢的乘積。電池電動勢等于正負極電極電勢（相對于標準氫電極的電勢，一般由物質(zhì)本性決定）之差，電荷量由正負極活性物質(zhì)（參加氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)）的質(zhì)量和容量（每克活性物質(zhì)能放出的電子數(shù)目）來決定。一般來說，正負極活性物質(zhì)容量越大，電極電勢絕對值越大，能量密度
7、也就越高。？目前主要的二次電池有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰二次電池?。它們的儲電性能對比如表1所列?。？實際上，能量密度(比能量)通常與放電速度(1小時放完所有電為1C)有關(guān)，而循環(huán)壽命則與放電深度(DOD)有很大關(guān)系。？從表1可以看出：前三種二次電池的能量密度沒有鋰電池高，循環(huán)壽命也不及鋰二次電池。另一方面，前三種二次電池電極材料的實際容量已接近理論容量，而目前主流商業(yè)鋰二次電池負極材料為鈷酸鋰(LiCoO?2),理論容量不到金屬鋰的十分之一，具有很大的提升空間。？1.2超級電容器？超級電容器按儲電機理可分為雙電層電容器和贗電容器?。雙電層電容
8、器原理為電解質(zhì)中可自由運動的離子在小于其電解電壓的電
