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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电化基础 » 柔性超级电容器材料的发展方向：活性碳纤维材料
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1002864290

银虫 (小有名气)

[交流] 柔性超级电容器材料的发展方向：活性碳纤维材料已有7人参与

柔性超级电容器的研究报道越来越多，多数研究都是把微量活性物质沉积在柔性的基底上做成柔性电极。这阵子看了很多最新的文献，注意到清华某研究组提出了一种新的研究思路：把电化学活性物质沉积在活性碳纤维基底上，这样基底和活性物质都可以提供高的电化学容量；而且碳纤维柔性好、导电等。不知道活性碳纤维材料基的柔性超级电容器是否会成为一个重要发展方向？欢迎大家讨论。附上私底下和原作者要到的几张图片。两篇文章地址如下：（1）http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ta/c4ta06494a；（2）http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201504747/pdf

柔性超级电容器材料的发展方向：活性碳纤维材料
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柔性超级电容器材料的发展方向：活性碳纤维材料-1
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柔性超级电容器材料的发展方向：活性碳纤维材料-2
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1楼2016-01-26 17:10:12
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xmdxx1182

金虫 (正式写手)
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7楼: Originally posted by 1002864290 at 2016-01-27 13:58:29
您说的没错，负载活性物质高了、柔韧性会下降，这对于碳纤维和其它各种柔性基体都是如此，不只是碳纤维才有的，所以当前的研究，柔性电极中柔性基底上活性物质的负载量往往很低、导致整个电极和电容器的比电容不高 ...

现在铝箔一般10微米左右，活性炭纤维毡很厚，所以体积密度非常差。而且活性炭纤维基本只能用于电容，做电池不可逆太大。现在工业界做超级电容面密度至少5mg/cm2,高的比10还要高。而且活性炭纤维和活性炭颗粒价格是一个天一个地。日本早就有拿活性炭纤维毡做超级电容的了。另外还有一个问题，柔性是要能够反复弯曲的。铝箔可没有那么柔。你反复弯曲以后，活性炭纤维和铝箔很容易脱落的。
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9楼2016-01-27 14:05:53
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1002864290

银虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by hyt365dn at 2016-01-26 19:50:26
我觉得不会 碳纤维具有柔性是没错 而且正因如此 制作电极的工艺较为简单
但是，如果负载上东西，再想具有较好的柔性，跟实验步骤，用什么方法处理关系就非常非常大了
而且，还有个重要的，用碳纤维做出来的电极， ...

其实您说的“如果负载上东西，再想具有较好的柔性，跟实验步骤，用什么方法处理关系就非常非常大了”，不只是碳纤维有，目前对于绝大部分报道的柔性超级电容器，都存在这样的问题；还有“虽然组装成了柔性电容器，但是如果真的要应用，估计还差的较远”这个也是的，现在的绝大部分研究和应用之间还有很大差距。
至于您提到的“用碳纤维做出来的电极，虽然质量比电容较高，但是体积比电容不行”，不知道您对柔性织物电极是否了解很多。柔性织物电极的特点就是厚度大、多孔、可负载较高含量的活性物质，其体积比电容不算大（因为内部孔太多），但是面积比电容很高。原因就在于织物电极一个很重要的应用前景就是可穿戴的衣物，一个人穿的衣服面积总是有限的，在这个前提下，为了提高整个衣服的储能量，必须提高单位面积上的能量密度和比电容。
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5楼2016-01-27 13:49:03
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银虫 (小有名气)
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3楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2016-01-27 09:40:18
你的电流如何引出？平时有铝箔是可以焊接的。另外 你负载高了弯曲度下降很多

您说的没错，负载活性物质高了、柔韧性会下降，这对于碳纤维和其它各种柔性基体都是如此，不只是碳纤维才有的，所以当前的研究，柔性电极中柔性基底上活性物质的负载量往往很低、导致整个电极和电容器的比电容不高。但是我所列举的这个，恰恰就是在着手解决这个问题：既然当前看来，活性物质负载量高不了，何不从柔性基底出发？柔性基体在整个电极中质量分数往往很高，但其又不具备电化学活性，要是柔性基底自身的电化学性能很优异，那整个电极的电化学性能自然就好了。我所列的这个研究，就是选用了活性碳纤维作为这样一种具备高电化学活性的柔性基底。所以电极/电容器的电化学性能很好。
至于电流的引出，可以用导电银浆把碳纤维和铝箔接在一起的。
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7楼2016-01-27 13:58:29
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1002864290

银虫 (小有名气)
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11楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2016-01-28 12:21:41
那你可以试一试压缩。反弹率很高的。而且就算你压一半，体积密度还是太低，因为本身就太差。另外一般压缩太狠，对于柔韧性破坏很大。活性炭布厚度应该也都是几百微米的。...

我觉得您总是在强调体积比电容哈。我上边也说过，对于可穿戴的织物电容器，面积比电容似乎更有优势。高的面积比电容往往就需要大的电极厚度、多孔等。适当压缩是有利于提高体积密度，但是不可能过分压缩的；而且您说的压缩回弹率，为什么要让它回弹呢？被强行压缩在软包电池式的外壳里，它就不会回弹了。您提到的压缩回弹，对于碳纤维布、炭纤维毡、碳管气凝胶和石墨烯气凝胶，很多都像海绵式的，在外界中的压缩总是可回弹的；但这并未妨碍它们成为高性能超级电容器电极的研究热点哈。您也是做柔性超级电容器的吗？不知道您的研究方向侧重哪种材料呢？
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12楼2016-01-28 12:49:36
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1002864290

银虫 (小有名气)
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22楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2016-02-12 20:24:40
你去测测电池封口压力把活性炭布压到多薄再来说吧。那点压力活性炭布厚度根本不可能达到想要的厚度...

您想要多厚呢？测出来的性能好，还不足以说明问题？我觉得您并没有真正理解多孔织物电极的含义和优势所在。织物电极的特点就是厚（单位面积上负载的活性物质含量高）、多孔、电学性能好、面积比电容（或其它指标）好。为什么非得做的很薄很薄呢？
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23楼2016-02-12 21:30:16
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xmdxx1182

金虫 (正式写手)
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23楼: Originally posted by 1002864290 at 2016-02-12 21:30:16
您想要多厚呢？测出来的性能好，还不足以说明问题？我觉得您并没有真正理解多孔织物电极的含义和优势所在。织物电极的特点就是厚（单位面积上负载的活性物质含量高）、多孔、电学性能好、面积比电容（或其它指标） ...

因为你没有跟工业界聊过，所以你想当然的觉得厚无所谓。现在所谓的多孔织物电池是压根不存在的产品，所以你想怎么说都可以。但是未来电子产品发展方向一定是轻薄柔。学术界发论文当然只要性能好，管其他呢。99%的学术界论文都是会被扔到垃圾堆的东西。
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24楼2016-02-12 22:19:32
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1002864290

银虫 (小有名气)
引用回帖:
24楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2016-02-12 22:19:32
因为你没有跟工业界聊过，所以你想当然的觉得厚无所谓。现在所谓的多孔织物电池是压根不存在的产品，所以你想怎么说都可以。但是未来电子产品发展方向一定是轻薄柔。学术界发论文当然只要性能好，管其他呢。99%的学 ...

好吧，我觉得您对于科研的看法，还是有些极端了。我一直认为，一部分学术界论文，虽然暂时没用，可是过个十年、几十年，多多少少还是会有应用价值的。梦想还是要有的，万一实现了呢？
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25楼2016-02-13 12:18:08
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hyt365dn

木虫 (正式写手)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
我觉得不会 碳纤维具有柔性是没错 而且正因如此 制作电极的工艺较为简单
但是，如果负载上东西，再想具有较好的柔性，跟实验步骤，用什么方法处理关系就非常非常大了
而且，还有个重要的，用碳纤维做出来的电极，虽然质量比电容较高，但是体积比电容不行，你放的文章中，图里虽然组装成了柔性电容器，但是如果真的要应用，估计还差的较远
所以，碳纤维很难用来作为下一代柔性电极，还需要继续发掘其它材料，个人看法时，柔性材料不一定非要碳材料的
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2楼2016-01-26 19:50:26
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1002864290

银虫 (小有名气)
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4楼: Originally posted by 盼0905 at 2016-01-27 12:30:00
你好，我想问一下，这个质量比电容和体积比电容，哪一个更有优势呢，就发文章而言
...

单纯从发文章的角度来看，你的材料和别人的比，哪个优异，就用哪个参数吧。即使从实际的研究角度看，两种参数各有优势，得看具体应用场合了。
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8楼2016-01-27 14:00:33
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xmdxx1182

金虫 (正式写手)
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13楼2016-01-28 14:35:22
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1002864290

银虫 (小有名气)
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16楼: Originally posted by hongdouc at 2016-01-30 14:10:25
容量很重要，但可穿戴的电容器更重要的是稳定性和安全性。我的观点倒是可以沉积少量活性高的物质在获得一定高容量的情况下，做到真正的柔性和稳定性。用可穿戴电容去驱动汽车这种大大功率设备是不可能的，但用于驱动 ...

容量和安全性等都很重要啊。就看某个具体的研究更侧重于哪一点了。您看看当前的很多报道，提高容量的研究反而更多一些。沉积少量活性高的物质来获得高容量其实蛮有难度的，因为一般情况下，在普通柔性基底上沉积的活性物质量都是极其微小的，导致整个电容器容量其实不高（如果单算活性物质质量，容量可能非常高！）。所以从改变柔性角度出发来提高整个电容器的容量不失为一种简单、巧妙的方法。
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19楼2016-02-12 13:32:57
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1002864290

银虫 (小有名气)
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17楼: Originally posted by xiandan at 2016-01-30 19:37:00
讨论了半天，天马行空的，都不知道在说啥？不过，炭纤维做基底确实存在不少的问题，沉积活性物质的量就是一个，再一个就是与炭纤维的连接的程度问题

不太理解您说的“炭纤维做基底确实存在不少的问题，沉积活性物质的量就是一个”。其实比较公认的是，碳纤维织物是由很多单根纤维构成、提供了很大的沉积表面，是有利于提高活性物质沉积量的。其实真的是对于各种基底，都存在各自的优点和缺陷。
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20楼2016-02-12 13:37:28
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xmdxx1182

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25楼: Originally posted by 1002864290 at 2016-02-13 12:18:08
好吧，我觉得您对于科研的看法，还是有些极端了。我一直认为，一部分学术界论文，虽然暂时没用，可是过个十年、几十年，多多少少还是会有应用价值的。梦想还是要有的，万一实现了呢？...

我不是争论学术文章到底有没有用。你如果想要用于工业界，那么你应该和下游客户去谈，看看他们在乎什么，那些事重要参数。而不是你自己觉得重要。学术文章一般都是自己觉得重要，其实根本没解决问题
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26楼2016-02-14 13:11:53
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xmdxx1182

金虫 (正式写手)
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你的电流如何引出？平时有铝箔是可以焊接的。另外 你负载高了弯曲度下降很多
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3楼2016-01-27 09:40:18
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盼0905

新虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by hyt365dn at 2016-01-26 19:50:26
我觉得不会 碳纤维具有柔性是没错 而且正因如此 制作电极的工艺较为简单
但是，如果负载上东西，再想具有较好的柔性，跟实验步骤，用什么方法处理关系就非常非常大了
而且，还有个重要的，用碳纤维做出来的电极， ...

你好，我想问一下，这个质量比电容和体积比电容，哪一个更有优势呢，就发文章而言

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4楼2016-01-27 12:30:00
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flyben4416

木虫 (小有名气)
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4楼: Originally posted by 盼0905 at 2016-01-27 12:30:00
你好，我想问一下，这个质量比电容和体积比电容，哪一个更有优势呢，就发文章而言
...

现在貌似体积比电容比较受重视。其实这两方面都要在一定程度下考虑，否则都没有应用价值。当然，就发文章而言，哪个数好看哪个重要。质量比电容基本达到一个极限，就开始炒作体积比电容了
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6楼2016-01-27 13:49:24
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1002864290

银虫 (小有名气)
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9楼: Originally posted by xmdxx1182 at 2016-01-27 14:05:53
现在铝箔一般10微米左右，活性炭纤维毡很厚，所以体积密度非常差。而且活性炭纤维基本只能用于电容，做电池不可逆太大。现在工业界做超级电容面密度至少5mg/cm2,高的比10还要高。而且活性炭纤维和活性炭颗粒价格是 ...

恩，其实您有一点说的不太对。活性碳纤维既有活性碳纤维布，又有活性碳纤维毡。并且它们都是可以压缩的，所以体积密度可以做到比较大。
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10楼2016-01-27 18:16:24
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