电化学电容器的新型炭电极材料一纳米孔玻态炭文越华曹高萍程杰杨裕生电化学电容器是一种高功率的新型储能器件，且比能量高出物理电容器百倍。而功率密度的提篼首先耍改善电极材料的性能。多孔炭为电化学电容器的首选电极材料。研制功率型炭电极材料重点要解决人比表面积、发达孔结构与良好导电性、高密度之间的矛盾，同时要尽可能地降低成本。玻态炭（GC）是一种篼电导率的硬炭材料：但它十分致密，包含的超微闭孔仅3A左右，不透气，不透水，活化时只能外表15-20微米厚的薄层形成多孔结构，无法整体活化，难以成为电化学电容器的优良电极材料，且制备成本高。我们从玻态炭的制备原料出发，集成了炭材料制备中的有关技术，提出并研制了整体呈以纳米开孔为主的活性炭结构、又有导电性能良好的玻态炭质体、并可直接成型的纳米孔玻态炭（Nanoporousglassycarbon，简称NPGC）新型炭电极材料。此命名是为了与前人将级大孔的玻态炭称作“多孔玻态炭”和将玻态炭进行表层氧化所得的“活性玻态炭”W相区别。在大量单因素轮换实验的基础上，以均匀设计法进行多因素、多水平研究，得出比较优化的工艺，所制纳米孔玻态炭的比电容达到230F/g，大电流性能良好，有较高的电导率（14S/cm）和体密度（约0.65g/cm3），性能全面超过了制备成本高、但因性能优越而被竞相研究的中孔炭气凝胶13.成孔机理研究表明，利用粉碎、压制成型工艺的*Swansea*法制玻态炭，其原料线性酚醛树脂压制体在炭化过程发生烧结、熔并，孔隙强烈收缩、消失，从而制得超微闭孔型玻态炭。本文中制备的纳米孔玻态炭，其原料线性酚醛树脂与固化剂六次甲基四胺球磨固相混合，空气中热固化反应后，固化树脂颗粒内外层交联度不同，形成“壳芯”结构。粉碎压制时，破碎后的“芯”作为粘合剂使材料成型，炭化时壳层不融化而阻挡内芯熔并，于是，碳粒内外形成丰富的开放孔隙，活化剂气体能够扩散渗入体相进行活化而得纳米孔玻态炭。

　　系统研究了NPGC电极孔结构对其电容性能的影响随充、放电倍率的变化，结果表明，充、放电倍率提高，形成双电层电容的有效比较小孔径增大，但仍在微孔范畴。以小微孔为主的炭材料，阻抗大，比电容随充、放电流的增大而迅速衰减，大电流性能极差；而中孔炭或lnm左右有较多分布的大微孔炭材料，阻抗小，比电容随充、放电流衰减缓慢，大电流性能良好。但中孔炭不易获得高的电容童，大微孔发达的炭材料则可更好地两者兼顾，其电容性能更优。

　　以纳米孔玻态炭为电极材料，其孔结构具有lnm左右大微孔有较多分布的特点，装成CR2016型扣式电容器，内阻低，材料的比较大比功率达到13.5kW/kg，超过目前普遍看好的中孔炭气凝胶（7.7kW/kg），成为一种高功率电化学电容器用极具潜力的理想炭电极材料。