超級電容器，又叫電化學電容器、黃金電容、法拉電容，；包括雙電層電容器(和贗電容器,通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個電容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。
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正因為超級電容器具有快速充放電、長循環(huán)壽命和高安全性等優(yōu)點，它已成為能源儲存體系的研究重點，但一直難以突破其較低能量密度的瓶頸。氮摻雜能夠?qū)μ疾牧系膶щ娦浴⒖捉Y(jié)構(gòu)和電化學活性位點進行調(diào)節(jié)，因而氮摻雜碳材料被認為是很有前景的超級電容器電極材料。尤其是近兩年來,富氮多孔碳材料在超級電容器領域取得了突破性進展，在保證大功率的前提下獲得可媲美電池級別的高比能量。
麥克儀器公司用戶南京理工大學楊梅博士與南開大學周震教授合作對富氮多孔碳材料在超級電容器中應用的儲能機理、研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向等方面進行了闡述和總結(jié)。首先對碳材料中幾種主要氮摻雜類型的結(jié)構(gòu)特征和電子特性進行了分析，闡述了氮摻雜含量與導電性和孔結(jié)構(gòu)之間的相互制約影響，并對其在不同電解液中的電化學行為進行了簡單評述。同時，總結(jié)了富氮多孔碳材料對超級電容器比能量提升的促進作用，列舉了其在水系非對稱、新型對稱到新興非水混合體系中應用的相應突破性成果。zui后對目前所存在的問題和挑戰(zhàn)進行了系統(tǒng)總結(jié)，并對未來的研究方向提出了見解，對富氮多孔碳材料在超級電容器中的實際應用提供了指導。該綜述發(fā)表于Advanced Science 2017, DOI: 10.1002/advs.201600408。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和江蘇省自然科學基金等資助。
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