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tianyufu

至尊木虫 (正式写手)

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[交流] 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

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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pengtao1203

梁山白人

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资料读取中···

1楼2014-05-30 15:03:13

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shaoyl1988

新虫 (小有名气)

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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。