超級電容器：科學(xué)與技術(shù)

第1章  超級電容器概述1
1.1　從傳統(tǒng)電容器到超級電容器3
1.1.1　傳統(tǒng)電容器3
1.1.2　基于電化學(xué)的超級電容器及其主要類型4
1.1.3　雙電層電容7
1.1.4　法拉第贗電容8
1.1.5　鋰離子超級電容8
1.1.6　混合型超級電容9
1.2　超級電容器的特點9
1.3　超級電容器材料概述10
1.3.1　碳基材料11
1.3.2　過渡金屬氧化物材料11
1.3.3　導(dǎo)電聚合物基電極材料12
1.3.4　其他新型電極材料13
1.3.5　超級電容器電解質(zhì)材料13
1.4　超級電容器的機遇與挑戰(zhàn)14
1.5　超級電容器產(chǎn)品典型案例15
參考文獻18
第2章  超級電容器表征技術(shù)20
2.1　材料特性表征21
2.1.1　比表面積和孔結(jié)構(gòu)21
2.1.2　官能團表征24
2.1.3　原位核磁共振波譜27
2.2　電化學(xué)表征28
2.2.1　暫態(tài)技術(shù)28
2.2.2　穩(wěn)態(tài)技術(shù)33
參考文獻39
第3章  碳基超級電容器電極材料41
3.1　概述42
3.2　碳基超級電容器的工作原理44
3.2.1　雙電層電容44
3.2.2　附加準(zhǔn)法拉第反應(yīng)的準(zhǔn)電容45
3.2.3　碳基超級電容器電荷存儲機制46
3.2.4　碳基超級電容器充電和放電動力學(xué)47
3.3　超級電容器用碳基電極材料49
3.3.1　碳材料發(fā)展歷程簡介49
3.3.2　活性炭51
3.3.3　碳納米管52
3.3.4　石墨烯53
3.4　影響碳材料電容的因素54
3.5　碳材料在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用55
參考文獻60
第4章  贗電容電極材料63
4.1　贗電容的分類及產(chǎn)生機制64
4.1.1　欠電位沉積贗電容64
4.1.2　氧化還原贗電容65
4.1.3　插層贗電容67
4.1.4　贗電容的產(chǎn)生機制67
4.1.5　電極材料本征贗電容和非本征贗電容特性69
4.1.6　贗電容儲能的動力學(xué)特性70
4.2　典型贗電容材料74
4.2.1　釕基氧化物74
4.2.2　錳基氧化物75
4.2.3　導(dǎo)電聚合物78
參考文獻79
第5章  水系介質(zhì)中的非對稱器件和混合器件84
5.1　對稱超級電容器87
5.2　非對稱超級電容器87
5.3　正極材料89
5.3.1　金屬氧化物89
5.3.2　其他金屬化合物94
5.4　負(fù)極材料97
5.4.1　金屬氧化物/氫氧化物97
5.4.2　其他金屬化合物101
5.4.3　水系非對稱電容器電位窗口102
5.5　混合超級電容器105
5.5.1　電池型正極//電容型負(fù)極混合體系107
5.5.2　電容型正極//電池型負(fù)極混合體系110
參考文獻110
第6章  鋰離子電容器116
6.1　鋰離子電容器發(fā)展歷史與優(yōu)勢118
6.1.1　鋰離子電容器的發(fā)展歷史118
6.1.2　鋰離子電容器的優(yōu)勢119
6.2　鋰離子電容器的結(jié)構(gòu)和工作原理120
6.2.1　鋰離子電容器的基本結(jié)構(gòu)及原理120
6.2.2　鋰離子電容器的能量限制原理123
6.3　鋰離子電容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能126
6.3.1　正極材料的選擇126
6.3.2　負(fù)極材料的選擇129
6.3.3　電解液的選擇133
6.3.4　負(fù)極預(yù)嵌鋰133
6.3.5　正負(fù)極匹配137
6.3.6　測試與表征方法139
6.4　鋰離子電容器的應(yīng)用143
6.4.1　電網(wǎng)儲能領(lǐng)域143
6.4.2　新能源汽車領(lǐng)域143
6.4.3　軌道交通領(lǐng)域144
6.4.4　軍事裝備領(lǐng)域145
6.5　結(jié)論與展望145
參考文獻146
第7章  微型和柔性超級電容器150
7.1　微型/柔性超級電容器的組裝151
7.1.1　印刷電極152
7.1.2　模板涂層法156
7.1.3　刻蝕電極157
7.1.4　光刻蝕158
7.1.5　反應(yīng)離子刻蝕158
7.1.6　等離子體刻蝕159
7.1.7　激光直寫159
7.2　電解質(zhì)的分類與制備160
7.2.1　凝膠電解質(zhì)161
7.2.2　無機固態(tài)電解質(zhì)162
7.2.3　塑料晶體電解質(zhì)163
7.3　微型/柔性超級電容器的應(yīng)用163
7.3.1　作為環(huán)境能源的儲能單元163
7.3.2　微型集成電子設(shè)備164
參考文獻164
第8章  超級電容器的應(yīng)用167
8.1　超級電容器工作原理與優(yōu)勢168
8.1.1　超級電容工作原理及分類168
8.1.2　超級電容儲能優(yōu)勢169
8.2　超級電容相關(guān)政策171
8.2.1　國外相關(guān)政策171
8.2.2　國內(nèi)相關(guān)政策171
8.3　超級電容應(yīng)用領(lǐng)域173
8.3.1　智能儀表173
8.3.2　光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電177
8.3.3　軌道交通181
8.3.4　電動大巴182
8.3.5　乘用車183
8.3.6　軍用載運工具185
8.3.7　其他領(lǐng)域185
8.4　超級電容應(yīng)用前景190
8.4.1　現(xiàn)有超級電容產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模190
8.4.2　我國超級電容的發(fā)展趨勢193
8.5　超級電容器的應(yīng)用展望193
參考文獻194
索引196