[发明专利]能量存储器件及其方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种混合型电容器，尤其涉及PbO₂/活性碳混合型超电容器。本公开的混合型超电容器组装简单，没有杂质并能以高法拉第(faradaic)效率快速充电/放电。

背景技术

超级电容器(也称超电容器)被设计成电位器件，这类电位器件的主要优势体现在能量存储中。超级电容器受与传统电容器相同的物理性能的影响，但利用高表面积电极和较薄的电介质以取得较大的电容器，从而允许比那些传统电容器更大的能量密度和比那些电池更大的功率密度。超级电容器能被分成三个一般类别，即电-双层电容器、赝电容器和混合式电容器。每个类别以其唯一的电荷存储机制作为特征，也就是法拉第的、非法拉第的以及两者的结合。例如氧化还原反应的法拉第过程涉及如同在电池电极中那样电极和电解液之间的电荷传递，而非法拉第机制不使用化学机制，而是通过不涉及化学键“类电”双层的形成或制动的物理过程使电荷分布在表面上。混合型超级电容器将以化学形式存储能量的电池电极与以物理形式存储能量的电双层电极组合使用。PbO₂/活性碳超级电容器包括与铅酸单元电池（cell）类似的阳极板以及作为负极板的高表面积活性碳电极。在这种混合型超电容器的阳极板和负极板处的充电-放电反应如下：

(+)板:PbSO4+2H2O↔PbO2+H2SO4+2H-+2e-]]>

(-)板:2C+2H++2e-↔2(C-Hads+)dl]]>

因此，混合型超电容器的净充电-放电反应可写成下列形式。

PbSO4+2H2O+2C↔PbO2+H2SO4+2(C-Hads+)dl]]>