双电层电容器是一种介于电池和电容器之间的新型储能器件，具有容量大， 充放电迅速，电压记忆功能强等特点，可以被用作各种辅助电源和电动设备的发 动电源。目前国外对这方面已进行了大量研究，已有产品化的设备出现，而国内 的研究刚刚起步，因此开展这方面的研究工作具有深远的意义。碳气凝胶是一种 新型纳米多孔导电材料，具有比表面积大(400～1100m2/g)、导电性能良好 (～30S/cm)，因而是一种新型的双电层电容器的电极材料。本文采用碳气凝 胶为电极材料制作了双电层电容器的模型器件。本课题得到上海市教委重点基金 项目的资助。 以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶法和超临界干燥工艺处理制备有 机气凝胶，经适当的碳化工艺处理得到碳气凝胶。TEM测试结果表明：通过控 制溶胶-凝胶过程中水的量和催化剂的浓度，可以获得不同微结构的碳气凝胶。 溶剂水的量可调节有机气凝胶和碳气凝胶的网络结构的疏密程度，催化剂浓度的 高低控制着气凝胶的结构，当催化剂浓度较高时(如R/C=50)，生成的有机气 凝胶和碳气凝胶的微结构呈“聚合物状”，当催化剂浓度较低时(如R/C=200、 300)，生成的有机气凝胶和碳气凝胶的结构呈“胶体颗粒状”； BET测试结 果表明，有机气凝胶碳化后比表面积有所增加，不同碳化温度下的碳气凝胶的比 表面积也不同，600℃碳化处理下制备的碳气凝胶的比表面积较大；相同配比浓 度下，不同催化剂浓度的有机气凝胶和碳气凝胶的比表面积也不一样，“聚合物 状”结构的气凝胶的比表面积相对比“胶体颗粒状”气凝胶的比表面积大。拉曼 散射、X射线衍射、电子衍射等手段测试结果表明：碳气凝胶颗粒内部存在有 石墨化丝状物，由碳化温度的高低决定。低温下测试了碳气凝胶的电导率，验证 了其低温输运机制为费米能级附近的变程跳跃电导机制，常温下其电导率的大小 主要由其密度的大小决定；电化学性能测试结果表明碳气凝胶具有稳定的电化学 性能，是液体双电层电容器的优良电极材料。 双电层电容器的基本特征是容量大、内阻较小，选择合适的电极材料是个关 键。结合微结构测试和电导率测试结果，选择R/C=50、密度p～60Omg/cm3的碳气 凝胶作电极材料，H2SO4电解液制作液体双电层电容器的模型器件，测得其比容 量～25F/g，内阻约1Ω；为提高双电层电容器的工作电压，采用串联电容的方 法，获得了充放电容量分别约25F和17F，内阻约1.95Ω的两个电容器串联的 模型器件。