供稿人:汪鑫 李涤尘 发布日期：2018-11-15
超级电容，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
目前，西北工业大学黄卫东[1]课题组，利用SLM工艺打印了具有有序多孔结构的镍铁合金/ 聚苯胺超级电容器。众所周知，电池储能容量的大小和孔隙的大小、分布以及多少密切相关，传统造孔方式造出的孔通常不均匀，并且难以实现有序化，而通过利用3D打印方式，可以轻松实现均匀孔隙的有序分布。
图1 选择性激光熔融（SLM）制造有序多孔结构
图2 聚苯胺（PAN）沉积示意图
研究发现，利用这种技术可以造出150~200微米的孔，将PAN沉积在这些微孔的表面，形成的孔直径在300纳米左右。利用多重尺度的孔，可以形成较大的比表面积，增加与电解质的接触面积，从而提高超级电容器的比电容，在5mV/s的扫描速度下，比电容量最大可以达到540.68 F/g。
图3 多孔铁镍结构和PAN的SEM图片
另外，这种技术展示了SLM技术在精确制造精密结构方面的可行性，为其在储能领域的应用提供了参考。
图4 (a) 5mV/s时的CV曲线 (b) 不同扫描速度下的CV曲线