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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