复合材料结构超级电容器碳纤维电极的制备与改性方法研究进展

在能源危机与生态环境持续恶化的大背景下,开发先进储能技术成为各国竞相研究的重点.将碳纤维作为多功能结构电极与聚合物电解质复合,制备兼具储能与结构承载的复合材料结构超级电容器(Structural supercapacitor composites,SSC),有望满足现代装备对高效储能与轻量化结构的双重需求,在新能源汽车、航空航天等领域具有广泛应用前景.碳纤维电极是SSC的重要组件,承担着富集电荷与力学承载的双重任务,应具有高比表面积、优良的力学性能及树脂电解质浸润能力.然而常规碳纤维表面光滑,比表面积小,化学惰性大,不利于电荷的存储及树脂电解质的浸润,限制了高性能SSC的制备与应用,必须对其进行表面改性处理.本文介绍了SSC用碳纤维电极材料的研究现状,重点阐述了刻蚀活化改性、碳基活性材料修饰、纳米金属化合物活性材料修饰、聚苯胺修饰等改性方法,总结了不同碳纤维电极制备方法对SSC储能及力学性能的影响行为与机制,归纳了各自优缺点,并展望了SSC用碳纤维电极研制面临的挑战及发展趋势.