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第1章 超级电容器概述 1

1.1 超级电容器的定义及特点 1

1.2 超级电容器的发展 3

1.3 超级电容器的分类 4

1.4 超级电容器的结构 4

1.4.1 超级电容器的基本结构单元 4

1.4.2 超级电容器的组装 8

1.4.3 超级电容器的结构设计 9

1.5 超级电容器的工作原理 10

1.5.1 双电层电容器的工作原理 10

1.5.2 法拉第赝电容器的工作原理 11

1.6 超级电容器的性能指标及研究方法 12

1.6.1 主要性能指标 12

1.6.2 主要研究方法 12

1.7 超级电容器的应用 16

1.7.1 电子行业 17

1.7.2 电动汽车与混合动力汽车 17

1.7.3 太阳能与风力发电 18

1.7.4 军事领域 18

1.7.5 工业领域 18

1.8 超级电容器的产业化现状及市场前景 19

1.8.1 国外研究进展 19

1.8.2 国内研究进展 20

1.8.3 超级电容器的市场需求 20

1.9 本章小结 21

参考文献 21

第2章 超级电容器电极材料 22

2.1 碳材料 22

2.1.1 碳材料的特点 23

2.1.2 碳材料的制备方法 23

2.1.3 碳材料微观结构对电容性能的影响 26

2.2 金属氧化物材料 30

2.2.1 氧化钌 30

2.2.2 氧化锰 31

2.2.3 氧化钴 31

2.2.4 氧化镍 31

2.3 导电聚合物材料 32

2.3.1 聚苯胺类 32

2.3.2 聚吡咯类 33

2.3.3 聚噻吩类 34

2.4 复合电极材料 35

2.4.1 碳／金属氧化物复合电极材料 35

2.4.2 金属氧化物／金属氧化物复合材料 36

2.4.3 碳／导电聚合物复合材料 37

2.4.4 金属氧化物／导电聚合物复合材料 38

2.5 本章小结 39

参考文献 39

第3章 活性炭 45

3.1 活性炭概述 45

3.1.1 活性炭的特点 45

3.1.2 活性炭的结构 45

3.1.3 活性炭的制备原料 47

3.1.4 活性炭的活化方法 49

3.1.5 活性炭的应用 51

3.2 活性炭在超级电容器中的应用 52

3.2.1 椰壳基活性炭 52

3.2.2 果壳基活性炭 52

3.2.3 淀粉活性炭 53

3.2.4 秸秆基活性炭材料 53

3.2.5 竹炭基活性炭 54

3.2.6 木炭基活性炭 55

3.2.7 煤基活性炭 55

3.2.8 石油基活性炭 57

3.2.9 沥青基活性炭 58

3.2.10 树脂基活性炭 60

3.3 活性炭微球在超级电容器中的应用 61

3.3.1 活性炭微球概述 61

3.3.2 活性炭微球在超级电容器中的应用研究进展 62

3.4 活性炭复合材料在超级电容器中的应用 64

3.4.1 金属氧化物／活性炭复合材料 64

3.4.2 导电聚合物／活性炭复合材料 70

3.4.3 碳材料／活性炭基复合电极 71

3.5 影响活性炭电容性能的因素 72

3.5.1 孔结构特征 72

3.5.2 表面官能团 74

3.5.3 电极制造原料 75

3.5.4 活性炭处理对电容性能的影响 78

3.6 本章小结 82

参考文献 83

第4章 活性碳纤维 89

4.1 活性碳纤维概述 89

4.1.1 活性碳纤维的特点 89

4.1.2 活性碳纤维的分类 89

4.1.3 活性碳纤维的国内外研究现状 90

4.1.4 活性碳纤维的制备 91

4.1.5 活性碳纤维的组成与结构 92

4.1.6 活性碳纤维的性能 93

4.1.7 活性碳纤维的功能化方法 95

4.2 活性碳纤维在超级电容器中的应用 96

4.2.1 不同原料基活性碳纤维的超级电容器性能 96

4.2.2 不同种类活性碳纤维的超级电容器性能 99

4.3 本章小结 100

参考文献 101

第5章 碳气凝胶 102

5.1 碳气凝胶概述 102

5.1.1 碳气凝胶的结构 102

5.1.2 碳气凝胶的性能 104

5.1.3 碳气凝胶的制备工艺 105

5.1.4 影响碳气凝胶结构特性的因素 108

5.1.5 碳气凝胶的应用 109

5.2 碳气凝胶在超级电容器中的应用 110

5.2.1 不同因素对碳气凝胶电容性能的影响 111

5.2.2 碳气凝胶复合材料在超级电容器中的应用 118

5.2.3 球形碳气凝胶在超级电容器中的应用 122

5.3 本章小结 123

参考文献 124

第6章 碳纳米管 127

6.1 碳纳米管概述 127

6.1.1 碳纳米管的结构 127

6.1.2 碳纳米管的性能 128

6.1.3 碳纳米管的制备方法 130

6.1.4 碳纳米管的纯化方法 133

6.1.5 碳纳米管的化学修饰 134

6.1.6 碳纳米管的应用 135

6.2 碳纳米管在超级电容器中的应用 136

6.2.1 单壁碳纳米管 137

6.2.2 多壁碳纳米管 138

6.2.3 有序碳纳米管阵列 139

6.2.4 导电基体上直接生长碳纳米管 140

6.3 碳纳米管复合材料在超级电容器中的应用 142

6.3.1 金属氧化物／碳纳米管复合材料 142

6.3.2 导电聚合物／碳纳米管复合材料 148

6.3.3 碳纳米管与导电聚合物和过渡金属氧化物的三元复合 154

6.4 不同因素对碳纳米管电容性能的影响 155

6.4.1 孔结构特征 155

6.4.2 改性处理方式 157

6.5 碳纳米管纤维在超级电容器中的应用 161

6.6 本章小结 162

参考文献 162

第7章 介孔碳 169

7.1 介孔碳概述 169

7.1.1 介孔碳的合成方法 169

7.1.2 介孔碳的功能化 172

7.1.3 介孔碳材料的形貌控制 178

7.2 介孔碳在超级电容器中的应用 182

7.2.1 纯有序介孔碳材料 182

7.2.2 有序介孔碳与金属氧化物的复合材料 185

7.2.3 有序介孔碳与导电聚合物的复合材料 189

7.2.4 含杂原子的有序介孔碳材料 191

7.2.5 含多级孔道结构的有序介孔碳材料 193

7.3 本章小结 196

参考文献 196

第8章 石墨 202

8.1 石墨概述 202

8.1.1 石墨的结构 202

8.1.2 石墨的性能与应用 202

8.2 石墨在超级电容器中的应用 203

8.2.1 单纯石墨材料 203

8.2.2 改性石墨电极 204

8.2.3 石墨基复合电极 204

8.2.4 膨胀石墨 206

8.2.5 氧化石墨 208

8.3 本章小结 209

参考文献 209

第9章 石墨烯 211

9.1 石墨烯概述 211

9.1.1 石墨烯的结构 211

9.1.2 石墨烯的性能 213

9.1.3 石墨烯的制备方法 214

9.1.4 石墨烯的功能化 220

9.1.5 石墨烯的应用 222

9.2 石墨烯在超级电容器中的应用 224

9.2.1 单纯石墨烯材料 225

9.2.2 化学改性石墨烯 226

9.2.3 石墨烯复合材料 227

9.3 本章小结 233

参考文献 234

第10章 碳化物骨架碳 238

10.1 碳化物骨架碳概述 238

10.1.1 碳化物骨架碳的结构 238

10.1.2 碳化物骨架碳的性质 239

10.1.3 碳化物骨架碳的制备方法 241

10.1.4 碳化物骨架碳的应用 242

10.2 碳化物骨架碳在超级电容器中的应用 243

10.2.1 TiC前驱体 244

10.2.2 SiC前驱体 245

10.2.3 CaC2前驱体 245

10.2.4 Mo2C前驱体 247

10.2.5 BC前驱体 247

10.3 本章小结 248

参考文献 248

第11章 纳米门炭 250

11.1 纳米门炭概述 250

11.1.1 纳米门炭的结构与性能 250

11.1.2 纳米门炭的电活化 251

11.1.3 纳米门炭的电化学性能 251

11.1.4 纳米门炭的储能机理 253

11.2 纳米门炭在超级电容器中的应用 254

11.3 本章小结 258

参考文献 259