奈米孔洞碳材特性與超級電容應用

刊登日期:2012/12/5
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超級電容的基本原理是藉著電解液與電極材料之間的極化作用來儲存電能的電化學裝置。然而受到電極與電解質材料之限制,使得超級電容器之能量密度相對於二次電池而言明顯偏低,一般小於5 Wh/kg ,約為鋰離子電池的1/10 ,使其應用受到極大的限制。超級電容器主要結構包含碳電極與電解質兩項材料,目前商用碳電極材料的製作以活性碳系列碳材為主,表面積約為1,000 m2/g ,電荷儲存量小於100 F/g 。此外,電解質以液態的水溶液或有機溶劑為主,分解電壓低(水溶液為1V,有機溶劑為2.7V),使其能量密度低(<5 Wh/kg),因而限制了超級電容之應用。開發高表面積之奈米孔洞材料,以提升碳電極之電容值,同時配合電解質材料之開發,提升分解電壓,期望能得到能量密度大於50 Wh/kg之超級電容單元,以廣泛應用於儲電系統,已成為各國努力追求之目標。本文將簡介超級電容之基本原理與應用,以及透過碳電極與電解質材料改進,提升能量密度之研究成果與發展趨勢。


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