電容材料的阻抗與該電容材料的效能有什麼關係？

1樓：大菜頭

恰好做過些雙電層結構的動力學模擬，試著來回答下。

最直接影響的肯定是電容的功率密度，然而超級電容起功率密度夠大，有些損失也並無大礙。超電容裡直接研究電極電阻的模擬工作極少，原因主要有幾點。1.

超電容的主要方向還是提高能量密度，功率密度相對電池而言已經很夠用了。2. 如果一定在動力學上看，更加需要關心的也應該是雙電層中離子電層的形成與破壞，而不是電極上自由電子的這層電。

因為離子的擴散比電子的輸運慢太多。3.電極阻抗的模擬應該涉及電輸運的計算，該類非平衡的第一性模擬計算吃力不討好，能操作的體系很小，計算難度較大。

ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH 』 1094–1103 』 2013 』 Vol. 46, No. 5

導電性可以側面反應電極結構。sp2電子越多，導電性自然越好，如洋蔥型碳，碳奈米管，石墨烯。然鵝有些碳材料有大量的缺陷，缺陷邊緣不接避免的存在大量的功能團來消除未配對電子，故導電性會減弱，如活性炭與CDC。

所以導電性自然也在一定程度上反應了碳材料中功能團的多少，其他缺陷的資訊以及其他奈米結構的形貌。不過只講效能的話，自然是導電性越強越好。

一旦聯絡到的電極的結構，問題也就更加複雜了。雙電層電容上主要還是關於多孔電極。十年前有篇science講的是奈米尺寸的小孔能極大增強電容值，電容的極大值在小孔尺寸約等於離子尺寸。

電容的增大並非因為小孔形成所引入的額外的表面積，更多的是類似脫溶劑的現象。當然做理論的為了解釋也引入了乙個超離子概念，英文是superionic state。今年九月份還有針對這個發表的一篇nature material，雖然有大牛身份的加成。。。

如果我的思路和你們的對上了，就建議題主思考下你的材料裡，電阻反應了些什麼結構資訊，然後把結構和電容關聯起來會更直接。

電極缺陷對電容的影響，模擬上的認知還不太系統，我只能泛泛的講思路。功能團影響電阻的同時，自然而然的也會影響電容。功能團會令電極的區域性區域變成非金屬性，某種程度上是減少了有效面積。

假設功能團位點的金屬性未改變，功能團會加大電極與離子的距離。而電容的精髓是，靠的越近，電容越大。

能量密度除了電容，另乙個方面自然是和電壓相關了。主要提兩點，乙個是電化學視窗的大小，另乙個是電阻是否會「偷走」一些本該傳遞到電極表面的電壓。電壓這塊我不是特別熟，模擬上手段也很有限。

簡而言之，對能量密度而言，電極電阻的大小只能側面反應一些電極結構上的資訊。然鵝直接表徵結構的方法有很多種，不如去看那些。不過資訊嘛，越多越好，測測也無妨。

最後，萬一你們的主要目標真的是能量密度，請當我上面講的都是廢話。。。

很少用中文寫這類科研相關的問題，各種語法，或者拗口之處請主動忽略。