specific capacitance是什么意思，specific capacitance的意思翻译、用法、同义词、例句

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例句

专业解析

比电容（Specific Capacitance） 是电化学储能领域的关键性能指标，特指单位质量或单位面积电极材料所存储的电荷量，用于衡量电极材料的电荷存储效率。其标准单位为法拉每克（F/g）或法拉每平方厘米（F/cm²），具体定义如下：

一、核心定义与物理意义

比电容（(C_s)）通过以下公式计算： $$ C_s = frac{C}{m} $$ 其中 (C) 为电极的总电容（单位：法拉，F），(m) 为电极活性物质的质量（单位：克，g）。对于面积比电容，则用电极面积 (A) 替代质量 (m)。该参数直接反映电极材料的本征储能能力，与材料结构、导电性和离子扩散速率密切相关。高比电容意味着材料可在更小质量或体积内存储更多电荷，是提升超级电容器能量密度的核心参数。

二、与普通电容的差异

区别于传统电容器的整体电容值（如1μF、100μF），比电容聚焦于材料的本质属性。例如：

• 普通电容器性能取决于整体设计（如极板面积、介质厚度）；
• 比电容则剥离了尺寸因素，专注于评估材料本身的电荷存储效率，便于横向比较不同材料的性能优劣。

三、典型应用场景与数值范围

1. 碳基材料（如活性炭）：

   商用活性炭比电容通常为100–150 F/g（水系电解液），其高比表面积（>1000 m²/g）提供丰富的电荷吸附位点。

2. 金属氧化物（如二氧化钌、二氧化锰）：

   二氧化钌（RuO₂）可达700–1000 F/g，但成本高昂；二氧化锰（MnO₂）性价比高，约为200–300 F/g。

3. 导电聚合物（如聚苯胺）：

   通过氧化还原反应储能，比电容可达500–800 F/g，但循环稳定性较差。

4. 新兴材料（如石墨烯、MXene）：

   石墨烯理论比电容约550 F/g，实际应用中（考虑堆叠效应）多为120–350 F/g；MXene（如Ti₃C₂Tₓ）可达400–1500 F/g，具有高导电性和亲水性优势。

四、测试方法与影响因素

比电容需通过循环伏安法（CV）或恒电流充放电（GCD）测量。以GCD为例，计算公式为： $$ C_s = frac{I cdot Delta t}{m cdot Delta V} $$ 其中 (I) 为电流（A），(Delta t) 为放电时间（s），(Delta V) 为电压窗口（V）。关键影响因素包括：

• 电解液离子尺寸：需与电极孔径匹配以实现高效双电层存储；
• 电极导电性：降低内阻，提升倍率性能；
• 表面官能团：赝电容材料依赖氧化还原反应活性。

参考文献

1. National Institute of Standards and Technology (NIST), Electrochemical Capacitor Terminology, nist.gov
2. ACS Publications, Materials for Supercapacitors, pubs.acs.org/doi/10.1021/cm901452z
3. Nature Communications, MXene-Based Electrodes, nature.com/articles/s41467-020-15244-6

网络扩展资料

"Specific capacitance"（比电容）是电化学中用于衡量储能器件（如超级电容器）电极材料性能的重要参数。以下是详细解释：

1.定义

比电容表示单位质量或单位体积的电极材料所能存储的电荷量，单位为法拉每克（F/g）或法拉每立方厘米（F/cm³）。它反映了材料的储能效率。

2.计算公式

• 质量比电容（常用）： $$ C_m = frac{I cdot Delta t}{m cdot Delta V} $$ 其中：

  • ( I )：放电电流（A）
  • ( Delta t )：放电时间（s）
  • ( m )：活性物质质量（g）
  • ( Delta V )：电压窗口（V）。

• 体积比电容： $$ C_v = frac{C_m cdot rho} $$ ( rho )为材料密度（g/cm³）。

3.影响因素

• 材料特性：高比表面积（如活性炭）、优良导电性（如石墨烯）可提升比电容。
• 电解液：离子迁移速率和电化学稳定性影响电荷存储。
• 电极结构：多孔结构促进离子扩散。

4.典型值范围

• 活性炭：约 100–300 F/g（质量比电容）。
• 石墨烯：可达 550 F/g（实验室条件下）。
• 金属氧化物（如RuO₂）：高达 1000 F/g，但成本较高。

5.应用意义

高比电容意味着在相同质量/体积下能存储更多电荷，这对便携式电子设备、电动汽车等需要高能量密度的场景至关重要。

若需具体实验方法或材料对比数据，建议参考电化学教材或专业文献进一步研究。

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