電化學電容器的新型炭電極材料一納米孔玻態炭文越華曹高萍程杰楊裕生電化學電容器是一種高功率的新型儲能器件，且比能量高出物理電容器百倍。而功率密度的提篼首先耍改善電極材料的性能。多孔炭為電化學電容器的首選電極材料。研制功率型炭電極材料重點要解決人比表面積、發達孔結構與良好導電性、高密度之間的矛盾，同時要盡可能地降低成本。玻態炭（GC）是一種篼電導率的硬炭材料：但它十分致密，包含的超微閉孔僅3A左右，不透氣，不透水，活化時只能外表15-20微米厚的薄層形成多孔結構，無法整體活化，難以成為電化學電容器的優良電極材料，且制備成本高。我們從玻態炭的制備原料出發，集成了炭材料制備中的有關技術，提出并研制了整體呈以納米開孔為主的活性炭結構、又有導電性能良好的玻態炭質體、并可直接成型的納米孔玻態炭（Nanoporousglassycarbon，簡稱NPGC）新型炭電極材料。此命名是為了與前人將級大孔的玻態炭稱作“多孔玻態炭”和將玻態炭進行表層氧化所得的“活性玻態炭”W相區別。在大量單因素輪換實驗的基礎上，以均勻設計法進行多因素、多水平研究，得出比較優化的工藝，所制納米孔玻態炭的比電容達到230F/g，大電流性能良好，有較高的電導率（14S/cm）和體密度（約0.65g/cm3），性能全面超過了制備成本高、但因性能優越而被競相研究的中孔炭氣凝膠13.成孔機理研究表明，利用粉碎、壓制成型工藝的*Swansea*法制玻態炭，其原料線性酚醛樹脂壓制體在炭化過程發生燒結、熔并，孔隙強烈收縮、消失，從而制得超微閉孔型玻態炭。本文中制備的納米孔玻態炭，其原料線性酚醛樹脂與固化劑六次甲基四胺球磨固相混合，空氣中熱固化反應后，固化樹脂顆粒內外層交聯度不同，形成“殼芯”結構。粉碎壓制時，破碎后的“芯”作為粘合劑使材料成型，炭化時殼層不融化而阻擋內芯熔并，于是，碳粒內外形成豐富的開放孔隙，活化劑氣體能夠擴散滲入體相進行活化而得納米孔玻態炭。

　　系統研究了NPGC電極孔結構對其電容性能的影響隨充、放電倍率的變化，結果表明，充、放電倍率提高，形成雙電層電容的有效比較小孔徑增大，但仍在微孔范疇。以小微孔為主的炭材料，阻抗大，比電容隨充、放電流的增大而迅速衰減，大電流性能極差；而中孔炭或lnm左右有較多分布的大微孔炭材料，阻抗小，比電容隨充、放電流衰減緩慢，大電流性能良好。但中孔炭不易獲得高的電容童，大微孔發達的炭材料則可更好地兩者兼顧，其電容性能更優。

　　以納米孔玻態炭為電極材料，其孔結構具有lnm左右大微孔有較多分布的特點，裝成CR2016型扣式電容器，內阻低，材料的比較大比功率達到13.5kW/kg，超過目前普遍看好的中孔炭氣凝膠（7.7kW/kg），成為一種高功率電化學電容器用極具潛力的理想炭電極材料。