基本信息出版社：化学工业出版社
页码：625 页
出版日期：2005年09月
ISBN：7502573755
条形码：9787502573751
版本：第1版
装帧：精装
开本：32开 Pages Per Sheet
内容简介 《电化学超级电容器:科学原理及技术应用》给出了这种电容器系统及其应用技术的综合描述。其中包括背景科学的基本细节，以及电极动力学和界面电化学的基本概念、电极化理论、多孔电极以及用以提高比率容量的导电聚合物。这样，了解和学习《电化学超级电容器:科学原理及技术应用》提出的资料，将不需要频繁地去参考其他物理化学或电化学的教科书。电化学超级电容器是介于传统静电电容器与电池之间的全新的能量贮存器件，由于其容量密度极大，从而适合工作于要求瞬间释放超大电流的场合。
媒体推荐 前言
电化学能量产生的系统源自于1800年Volta“伏打电”的发现，以及19世纪以多种形式的发展。大约在这个阶段末期，可逆充电电池对于电能的贮存和应用便成为应用电化学的主要发展方向，并且20世纪在工艺上得到了很好的改进。它们还在工业电化学经济活动中占据一个较大的份额。
但是，近年来由于1957年的专利，发展了一种新型的可逆电化学能量贮存系统，它采用涉及电极界面双电层充放电的电容，或附加涉及电吸收过程或表面氧化还原反应的赝电容。其中第一种情况，活性电极材料每克数十法拉的大界面容量，可用高比表面积的炭颗粒、碳纤维或碳毡获得，而第二种情况，大的赝电容则可采用相当高比表面积的氧化物或导电聚合物得到，其中法拉第电荷（Ｑ）传递的量与电极电位(V)具有函数关系，从而引出了相应于电容量的导数ｄＱ／ｄＶ。
这种高比电容值，特别是双电层型电容器，被发觉作为电能量贮存系统时，能提供高的充放电功率密度，而循环寿命为１０５～１０６量级，该值为传统电池的很多倍。如今这种不同用途的电化学电容器或所谓“超级电容器”已被人们认识，而用以作为电池补充的功率源的发展方向亦已被很好地确立。
本专著的一个重要见解，是它给出了这种电容器系统一个综合的描述。其目的在于在该领域内建立一个自含的、统一的处理方法，其中包括背景科学(例如，双电层电容概念，赝电容原理，用于电化学电容器的电解质溶液)的基本细节，以及电极动力学和界面电化学的基本概念，电极化理论，多孔电极，以及用以提高比率容量的导电聚合物。这样，了解和学习本书提出的资料，将不需要频繁地去参考其他物理化学或电化学的教科书。
本书正文中包含很多用以说明的插图和在各章之间的交叉参考资料，并包括很多文献资料。为了使读者方便，有三四幅图在不同的章节中重复使用，以避免读者必须在前后页搜寻，其中还列出了交叉参考资料。
作者在该领域内的工作源于Continental Group Inc庇ttawa大学电化学组间的研究合同。在此我们要感谢Hngersteinozlowska，Virss，Jojtowicz等博士及访问教授Sadziodanov(Skopje大学)，与Continental Group电气工程师Dwight Craig等人于1975～1981年期间所进行的工作。近期该领域内新的研究工作正在Ottawa大学进行，得到加拿大自然科学与工程委员会资助。关于这项工作，谨向Well博士与Tiu先生致以谢意。
作者还要特别感谢纽约Occiidental Chemical Corp钡ilak博士在手稿提交出版前的严格审阅，以及他对于附录和校正稿的建议。对Tilak博士和Sarangapani博士(ICET Inc保orwoodass)给予第20章有关技术发展细节的审查，特别是对他们有关这一章所处理的主题十分有条理的组织的建议表示感谢。还要对Sottesfeld博士(Los Alamos国家实验室)和Jiller博士(Jnc保haker Heights，Ohio)分别对导电聚合物及交流阻抗有关内容的审阅。我们还要对Jiller博士允许复制他们在电容器交流阻抗测定方面的一些计算机图表表示感谢。
作者还要特别感谢Solsky博士和Narincic博士，允许引用他们在1991～1997年期间在Deerfield Beach以及在Boca Raton，Fla本傩械模由Florida Educational Seminars Inc(文中缩写为FES)赞助的电化学电容器研讨会论文集中发表的图与表。
最后特别要感谢Denise Ange，她非常高效地为本书所有章节的几次手稿和初稿准确地打字，并进行仔细的核对工作。还要感谢Eva Szabo绘制大部分插图。
编辑推荐 《电化学超级电容器:科学原理及技术应用》收集资料广泛，内容新颖，并纳入了作者本人多年来的实验成果。对从事电化学及能源领域研究与应用的技术人员具有较强的参考价值。
目录
第１章导论及历史回顾1
11历史概述1
12本书范围7
参考文献8
第２章超大容量电容器和电池存贮电能的相似和差异9
21引言9
211能量存贮系统9
212电容器和电池的贮能模式9
22法拉第与非法拉第过程11
221非法拉第模式12
222法拉第模式12
23电容器和电池类型13
231可识别系统13
232电池设计和等效电路15
24电容器和电池存贮电荷密度的差异16
241单原子或单分子电子密度16
242电化学电容器和电池容许能量密度的比较17
25电容器和电池充电曲线的比较18
26通过循环伏安曲线评价与比较电化学电容器和电池单元的充
放电状态20
27Li插入式电极——过渡特性23
28非理想极化电容器电极的充电过程25
29电化学电容器和电池特性比较概述26
参考文献28
一般参考读物28
第3章电极过程热力学和动力学基础29
31引言29
32电极过程热力学30
33与电极电势相关的能量因素33
34金属电极上电极反应的动力学37
341电流和速率方程37
342平衡状态附近（低过电位η）Butlerolmer公式的线性化40
35交换电流密度i0的图形化描述及平衡态附近的行为41
36电极动力学中扩散控制的产生43
37初始电子转移后续步骤速率控制的动力学44
38电极动力学中的双电层效应45
39电极电容行为的电学响应表征47
310电容器性能的电化学表征所需的仪器和电解池52
3101电解池与参比电极52
3102仪器54
3103双电极装置的测试56
参考文献57
一般参考读物57
第4章电容器电极相界离子与双电层研究中的静电学原理59
41引言59
42静电学基础60
421库仑规律：电势和电场，介电常数的重要意义60
43作用力线和电场强度——定理64
44电容器的电容65
45电荷表面形成的电场：高斯关系65
46泊松方程：三维介质中的电荷66
47电荷的能量67
48电场中电介质的电压68
49分子水平的电极化响应69
491电场中的原子和分子：电子极化69
492永久偶极子与电场的相互作用70
410电场中的原子和分子：介电特性和介电极化71
4101电介质71
4102双电层中的溶剂分子极化和离子电场72
4103复杂分子的偶极矩72
411电介质中的电极化作用73
412电容器中存贮的能量和熵73
参考文献76
一般参考读物76
第5章电容器的介电特性及电介质极化理论77
51引言77
52电容的定义及与电介质介电常数的关系78
53电场中电介质的极化强度80
54经典的电介质静电理论82
55诱导变形极化导致的介电性质87
56简单凝聚相电介质的极化87
57无互作用的可定向偶极电介质的极化88
58强相互作用的偶极电介质（高介电常数溶剂）的极化89
59双电层中溶剂的介电特性91
参考文献93
第6章电容器电极界面双电层的结构与双电层电容95
61引言95
62双电层的模型与结构97
63双电层中电荷的二维密度103
64双电层溶液侧的离子电荷密度和离子间距离104
65电子密度的变化：“Jellium”模型105
66越过双电层的电场107
67双电层电容和理想可极化电极109
68双电层电学特性的等效电路表示方法111
参考文献112
第7章电极界面双电层理论论述及模型114
71早期模型114
72扩展层分析115
73双电层扩散部分电容量118
74离子吸附及紧密层或Helmholtz层分析121
741Stern分析121
742阴离子吸附的准化学观点124
75双电层电容器电解质的溶剂124
751概述124
752构成双电层界面的溶剂类型125
753双电层界面的介电常数126
754双电层中溶剂水的静电极化127
755在充电界面溶剂偶极子取向的分子级分析129
756H布晶格模型136
757由于化学吸附在电极表面水的自发取向138
758在固态金属上溶剂吸附电容量138
759近代模型计算140
76金属电子对双电层电容量的贡献143
761金属贡献的起源143
762电极表面电子密度的分布145
77越过扩散层的电位曲线147
78多孔电容器电极孔中的双电层148
参考文献152
一般参考读物154
第８章非水电解质和非水电解质电容器的双电层特性155
81引言155
82非水溶剂介质中双电层电容特性的基本状况156
83几种非水溶液中双电层电容器性能的比较161
84展望164
参考文献165
第９章碳双电层和表面官能度166
91前言166
911历史回顾166
912用于电化学电容器的碳材料168
92碳材料的表面性质和官能度169
93碳材料双电层电容175
94碳的氧化177
95碳与金属双电层电容效应的表面特征179
96石墨边缘和基晶面处的双电层电容180
97正常状态双电层电容器材料科学研究状况183
971电容器用碳材料的热处理和化学处理183
972电化学电容器用碳材料的研究要求187
973在碳表面自由官能团上电子的自旋谐振特性188
98氧与碳表面的相互作用192
99碳表面的电子功函数和表面势193
910嵌入效应195
参考文献197
一般参考读物199
第10章基于赝电容的电化学电容器200
101赝电容的起源200
102赝电容（Cb）的理论分析203
1021分析类型203
1022赝电容的等温电吸附分析：热力学方法203
103赝电容的动力学理论214
1031电压随时间线性变化的电极动力学214
1032特征峰电流和峰电位的计算218
1033可逆性与不可逆性间的转变220
1034直流充放电条件下的相关行为224
104有效赝电容的电位范围225
105氧化还原赝电容和嵌入赝电容的起因227
106与阴离子选择吸附相关的赝电容效应和局部电荷迁移现象232
107高比表面积碳材料的赝电容行为233
108双电层电容（Cdl）与赝电容（Cb）的区分233
参考文献234
一般参考读物235
第11章电化学电容器材料氧化钌（RuO2）的电化学
性能236
111历史回顾236
112导言241
113具有电容性质的RuO2膜的形成241
114电化学形成 RuO2从单层到多层的转变243
115电化学和热化学方法制备的电容器用RuO2的化学组成和
化学态247
116RuO2的充放电机理253
117RuO2和 IrO2电极伏安过程所涉及的氧化态254
1171氧化态和氧化还原机制254
1172RuO2膜表面区域内外的充电过程257
118关于RuO2电容器材料的充电机制的一些结论260
119充电和放电时电极材料的质量变化261
1110RuO2电化学电容器电极的dc和ac响应特性263
1111其他氧化物膜的氧化还原赝电容特性264
1112RuO2iO2薄膜的表面分析和结构268
1113RuO2iO2复合电极的阻抗特性270
1114IrO2的应用和特性271
1115过渡金属电极上的氧化物薄膜性能的比较271
参考文献273
一般参考读物275
第12章电化学活性聚合物导电膜的电容特性276
121引言及电化学特性概述276
122聚合过程的化学原理281
123赝电容特性概述290
124导电聚合物循环伏安曲线的形成291
125基于导电聚合活性材料电容系统的分类296
126应用其他方法的补充研究299
127导电聚合物薄膜生长及氧化/还原赝电容特性的椭圆测量研究303
128导电聚合物电容器的其他发展状况307
参考文献308
一般参考读物310
第13章超级电容器电解质的设计和性能：电导率、离子
对和溶解作用311
131引言311
132决定电解质溶液电导的因素312
133电解质电导和离解313
134自由（离解）离子迁移率319
135溶剂介电常数及溶剂的施予性对离解和离子对的作用320
136良好的电解质踩芗料低322
1361含水电解质322
1362无水电解质323
1363熔融电解质326
137无水电化学电容器电解质溶液和溶剂的性质327
138孔电极超级电容器电解质电导率与电化学有效面积及
功率特性的关系336
139充电时阴、阳离子的析出及其对电解质本身电导率的影响337
1310离子溶解因子338
1311溶液性质的复杂性341
1312附录：有关无水溶剂和其混合物中电解质溶液性质的
实验数据选录343
13121总表343
13122从文献中列出的一些有代表性数据曲线343
13123选用表格347
13124电导率348
参考文献348
一般参考读物350
第14章多孔电极的电化学特性及其在电容器中的应用351
141引言351
142RC网络的充电和频率响应353
143多孔电极电化学特性概论356
1431体系要求356
1432de Levie模型及其讨论357
1433多孔电极中双电层的结构374
144多孔电极界面的分形表面376
145微粒表面和内部的原子密度377
146孔尺寸及其分布379
147实际面积和双电层电容382
148多孔电极中的电渗透效应385
参考文献385
第15章电能贮存器件的能量密度和功率密度387
151功率密度对能量密度的Ragone图387
152能量密度、功率密度及其相互关系391
1521一般讨论391
1522功率密度395
1523与能量密度的关系397
1524电容器功率密度和能量密度的关系403
1525电容器功率密度额定值406
153浓度极化的功率限制410
154C速率规范和功率密度的关系412
1541规范定义412
1542电池和电容器放电时C速率的重要性414
155能量密度和功率密度最佳比417
1551电容电池混合系统417
1552最大功率传送条件420
1553测试方法424
1554电容器的恒定功率放电方式425
1555温度的影响429
156充电电容器所保持的能量中的熵分量429
157电解电容器的能量密度431
158功率密度因子的某些应用情况434
159飞轮系统的能量贮存440
参考文献441
第１６章电化学电容器及其他电化学系统的交流阻抗特性444
161引言444
162有关阻抗特性的基本指导性原理450
1621交流电流和电压的关系450
1622交流研究中的均方根电流和平均电流453
163Z″对Z′的复平面图在全频范围内呈半圆形的由来454
1631作为频率函数的阻抗关系454
1632时间常数与特征频率ωr458
164RC时间常数的意义459
1641瞬态电流和电压459
1642RC作为时间常数的意义463
165测量技术463
1651交流电桥464
1652李萨如（Lissajous）图形464
1653使用锁相放大器的相敏检测465
1654数字式频率响应分析仪（Solartron型等）465
166电化学系统阻抗特性的动力学和机械学的近似处理467
1661扩散控制的过程及作用467
1662动力学分析方法原理470
1663阴极H2析出反应的交流特性动力学分析实例470
1664线性扫描调制及循环伏安特性测量法472
1665赝电容的阻抗特性477
参考文献482
第17章双电层电容器频率响应的各种电路及模型的阻
抗特性分析483
171等效电路介绍及其类型483
172等效串联电阻485
1721等效串联电阻（esr）的含义485
1722esr造成的商用电容器的阻抗极限487
173优选等效电路模型的阻抗特性489
174具有ｅｓｒ的电容器对负载电阻RL放电495
175采用多元RC等效电路对多孔电极频率响应的模拟502
176氧化不乖赝电容的阻抗特性504
177多孔电极电化学509
参考文献509
第１８章与电池自放电相关的电化学电容器自放电511
181引言511
182实际自放电现象511
183自放电机理513
184自放电测量研究515
185活化控制法拉第过程的自放电516
186自放电中电位衰减斜率参数520
187与常规电容器经欧姆泄漏电阻放电的比较521
188扩散控制情况下的自放电522
189非理想极化电极的充电525
1810双电层超电容器件的自放电526
1811在非均匀充电多孔电极中电荷随时间的再分布527
1812自放电温度效应530
1813赝电容的自放电531
1814碳电容器和碳纤维电极自放电实验测量举例534
18141引言534
18142电位衰减（自放电）及通过感应过程恢复535
18143商用电容器的自放电特性536
1815RuO2电极自放电及电位恢复特性538
18151背景材料538
18152电位衰减（自放电）及与充放电曲线相关的恢复539
18153电位恢复模型541
18154自放电后RuO2的准可逆电势543
1816叠层电容器的自放电545
参考文献545
第19章电化学电容器制备和性能评价实践547
191引言547
192进行材料测试的小型含水性碳基电容器电极的制备547
193RuOx电容器电极的制备549
194聚合物电解质膜RuOx电容器的制备549
195 电容器组装550
196电化学电容器的实验评价551
1961 循环伏安法551
1962 阻抗测量552
1963恒流充放电552
1964 恒压充放电553
1965恒功率充放电553
1966漏电流和自放电行为554
197其他测试过程554
参考文献555
第20章技术发展556
201引言556
202电化学电容器的技术发展557
2021电容器分类557
203设备及技术发展简介558
204材料需求560
2041电极560
2042碳电极材料561
2043碳颗粒及纤维的活化过程563
2044氧化物、氧化／还原赝电容系统564
2045导电聚合物电极564
2046电解质系统565
2047实用设计566
2048电容器组合566
2049双电极设置568
20410电容器中的电流分布569
20411大规模因素570
205工艺条件572
2051电极进展572
2052氧化钌材料577
2053其他具体装置578
206自放电：唯象学观点582
207热处理584
208其他影响电容器特性的变量585
2081电容量和电容器特性的温度关系585
2082恒流和恒压充电模式对比589
2083对充、放电速率的影响590
209使用电化学电容器时对安全和健康的危害590
2010近年来使用材料的进展592
2011使用基础595
2012商业发展和测试599
2013用于电动车驱动系统中的混合电容器驳绯刈爸603
2014市场前景606
20141电容器市场中的电化学电容器606
20142市场状况及前景607
2015基于专利文献的技术概述608
2016用高压静电电容器贮存能量608
2017结论611
2018信息来源附录612
参考文献613
一般参考读物615
第21章专利概览616
……