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tianyufu至尊木虫 (正式写手)
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读研期间超级电容方面心得分享——2赝电容与集流体已有43人参与
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好像前面调查统计回帖的人不多,看来“高手大多在民间”,我自己倒是有些“卖弄”了,不过还是根据提问说一下吧。 (1)我之前说过我把赝电容更多看作是一种设计思路,心中也期待着超级电容与电池有一日慢慢合并(其实这个趋势已经开始出现了,比如锂离子电容),可以说赝电容夹在电池和双电层材料中间,比的就是他们各自的弱项···个人觉得未来研究的发展趋势还是应该是删繁就简,让制备简单廉价化,不必刻意追求视觉美感。现在很多文章很有想法,但往往热闹一阵就没下文了,再来就是好不容易摊上个好想法,没完没了的“换汤不换药”出成果··· (2)谈及电极材料制备,不得不说水热和凃电极都是我比较不喜欢的两个方法,水热条件稍有变化就可能出问题,你把反应釜大小调一下就可能天翻地覆了,这稳定性···另外凃电极完全看手工技术了,甚至同样材料不同人去凃电极性能差异都很大,而且越涂越少···毕竟文章的目的是为了以后进一步研究的,不是给人挖陷阱的,你在设计之初就不想让人重复出来,这样可不好···其实关于电极材料制备,我倒是希望这方面能规范一些,目前文献的可重复性实在是不敢恭维,甚至因为这点基本上5以下的文献我是不太有胆量看的,像之前JMCA的1700多的钴酸镍,看了都睡不着觉啊···科技成果应该还是尽量客观一些,减少人力的作用,非要弄出一篇文章非作者不能做(当然他自己可能都不知道怎么做的···)的东西多不和谐啊··· (3)集流体,一般情况下还是以多孔金属和碳纤维材料为主,前面提到了用铝的话酸碱条件下都可以制氢气了,铜在碱性条件很容易被腐蚀,酸性条件下到勉强可以,金属普遍还是怕酸的,当然您老人家有钱弄个铂金之类贵金属我也无话可说;集流体还是有微结构为好,光滑的箔片很少使用,不锈钢网和泡沫镍倒是很受欢迎,这里需要强调一点,实验中泡沫镍处理是可以让其发挥出电化学活性的,当然多数情况下基本是处理不当才出现;碳纤维材料价格要贵,但是导电性不如金属(所以别以为贵就一定什么都好···) 今天先谈这么多吧,要是大家以后没有问题,我还是继续去云游四海好了,就不在论坛里随意闪现惊吓各位了··· |
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shaoyl1988
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现在超电容的研究确实比较混乱,很多文章中发表的数据不可信,不止是5分一下的文章,甚至JMCA、JPS,以至于EES、AM、AEM、nature Comm等期刊的一些数据都明眼看的出问题。我发现的主要集中在一下几个方面: 1.在电容的计算上,用CV积分方法上的错误:CV积分应当是积分放电曲线,而且只积分电流为负的部分(电流负的部分才是真正的放电曲线)。而很多文献不是这么做,有的是积分充放电然后除以2,有的积分放电曲线,然后只算绝对值,把电流正的部分也作为放电电量。 2.电容计算,用恒流充放电计算上的错误:很多超电容的文章,特别是包含赝电容的体系,放电曲线不是一条直线,恒流充放电不能单纯的放电电流密度乘以时间。需要对放电曲线进行分段,如果实在无法分段就要进行积分运算或者放弃恒流计算电容,而很多文章直接电流乘时间,这很大程度的高估了电容。 3.能量密度和功率密度的计算的错误:这个可以说是很多文章中都存在的错误,在计算能量密度和功率密度的时候,电容值是器件整体的电容值不是电极材料的电容值,很多文章对称体系器件电容值乘以4计算出电极材料的电容值再带到能量密度功率密度的公式里,这样就相当于把真实值提高到四倍。(甚至有些做非对称的也乘4,还是EES的paper,我就****了,真不知道审稿人怎么审的) 4.基本泡沫镍做基底的文章数值都会偏大,特别是碱性体系的,泡沫镍在浸润到碱性溶液里表面瞬间就会产生十几层的氧化镍(即使负载电极材料前做过酸洗等处理),这部分在后面的计算中没有除去,而且氧化镍本身电容值就比较高。而且在做循环稳定性的时候量会越来越多,电容甚至会增加。 还有很多其他的问题,超电容的研究出现这样灌水的情况也和这块研究群龙无首,理论上迟迟没有突破有关,自从Conway大神去世之后,还有Goodenough的科研激情逐渐退去,后面在理论上的贡献实在是十分有限的。P Simon在电化学这块算是比较深入,不过他能量有限,没有建立起完整的研究体系,Yury gogosti的研究亮点挺多,不过终究是做材料的。Bruce Dunn是电化学大牛,但他现在在带学生和科研上都没很强烈的热情了。所以才造成如今混乱的场面,很多都是买一台电化学工作站,随便混混材料测一测算一算就是一篇paper,灌水而没有任何理论深度。门槛低也成了副作用。 自己瞎诌一通,要是上面得罪了哪位大牛还请多包涵,不喜勿喷。 |
51楼2015-04-24 10:47:48
烟云
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tianyufu
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wangtilong
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