Jialian Chen
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超级电容器用多孔炭电极材料开发

   在全球能源结构转型与“炭达峰、炭中和”目标驱动下,我国《“十四五”新型储能发展实施方案》明确提出要加快发展高安全、低成本、长寿命的储能技术。超级电容器(Supercapacitors)作为一种新型储能器件,兼具传统电容器的高功率密度和二次电池的高能量密度,在电动汽车启停能量回收、电网调频、轨道交通制动能量存储等领域展现出不可替代的优势。

从储能机理而言,超级电容器可分为双电层电容(EDLC)与赝电容两种类型。前者基于Helmholtz-Gouy-Chapman双电层理论,通过电解液离子在电极/电解质界面的物理吸附储能;后者则源于电极表面可逆的氧化还原反应。实际应用中,电极材料往往兼具两种储能机制,但其贡献程度取决于材料本征特性。作为核心组件,理想电极材料需具备以下特征:(1)高比表面积以提供充足电荷存储位点(2)分级孔结构(微孔贡献比表面积,介孔促进离子传输);(3)良好的导电网络以降低内阻;(4)表面化学可调性以增强界面润湿性和赝电容贡献。超级电容器的技术瓶颈集中于能量密度提升:传统碳基双电层电容(EDLC)材料受限于物理吸附储能机制,能量密度普遍低于10 Wh/kg;而赝电容材料虽能通过氧化还原反应提升容量,却面临循环寿命短(<5000次)等问题。因此,开发兼具高比电容(>300 F/g)、高能量密度(>50 Wh/kg)及长循环寿命(>10万次)的电极材料,已成为超级电容器领域的核心挑战。碳基材料因其高比表面积(>2000 m²/g)、化学稳定性及成本优势,已成为EDLC电极的主流选择。




Personal information

Lecturer
Supervisor of Master's Candidates

School/Department:电子电气与物理学院

Education Level:With Certificate of Graduation for Doctorate Study

Degree:Doctoral degree

Status:Employed

Alma Mater:福建师范大学

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