结构复合超级电容器

结构复合超级电容器是一种既能承受机械负荷又能储存电能的多功能材料。结合结构电池，它们可能会降低电动汽车的整体重量。通常结构复合超级电容器基于碳纤维增强聚合物的设计。碳纤维充当机械增强材料、集电器和电极。基体是一种结构聚合物电解质，通过纤维之间的剪切机制传递载荷，具有合理的离子电导率。在超级电容器中，比电容与电极的比表面积成正比。结构碳纤维通常具有较低的比表面积，因此需要对其表面进行改性以实现足够的能量存储能力。为了增加结构电极的比表面积，已经采用了几种方法，主要包括对碳纤维本身的表面进行改性或通过用高比表面积材料涂覆碳纤维。

碳纤维的物理和化学活化已被证明可以使碳纤维的比表面积增加两个数量级，而不会损害其机械性能，但在与结构聚合物电解质结合时仍提供有限的能量存储能力。用碳纳米管、碳气凝胶或石墨烯纳米片涂覆碳纤维可实现更高的能量密度。