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TWI438785B - 中孔碳材、其製造方法及超級電容器 - Google Patents

中孔碳材、其製造方法及超級電容器 Download PDF

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TWI438785B
TWI438785B TW099142746A TW99142746A TWI438785B TW I438785 B TWI438785 B TW I438785B TW 099142746 A TW099142746 A TW 099142746A TW 99142746 A TW99142746 A TW 99142746A TW I438785 B TWI438785 B TW I438785B
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carbon material
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Bo Jiun Shen
Duo Fong Huang
Chi Chang Chen
Hui Ling Wen
Rong Chang Liang
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Delta Electronics Inc
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Description

中孔碳材、其製造方法及超級電容器
本發明係有關於中孔碳材、其製造方法以及使用此中孔碳材作為活性化材料的超級電容器，特別有關於含有奈米碳管(CNTs)以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子的中孔碳材之製造方法。
近年來，針對需要高脈衝電力的新型移動通訊與電的器材而言，超級電容器的發展對於電力來源，包含蓄電池(如可再充電的電池)以及燃料電池的負載程度已經變得越來越重要。藉由平行連接的方式，電化學電容器對於具有高能量密度的蓄電池或燃料電池具有絕佳的電力輸出，其可能可滿足脈衝電力輸出的需求以及延長蓄電池或燃料電池的壽命。
一般而言，電化學電池被分成電雙層電容器(electric double-layer capacitors；EDLCs)以及偽電容器(pseudo capacitors)，電雙層電容器藉由分別在電解質上補充離子以及在電極上補充電子而儲存電力，電雙層在電極/電解質界面形成；偽電容器則藉由法拉第反應的使用，在電極表面附近儲存電力。
電雙層電容器由等效電路構成，其中電雙層電容與等效串聯電阻(equivalent series resistance；ESR)以串聯的方式連接，電雙層電容與電極的表面積成比例，並且串聯電阻為電極電阻、電解液電阻以及在電極的孔洞內之電解質 電阻的總和。當充電/放電速率增加時，儲存在雙層電容的電荷會減少，其中串聯電阻決定了儲存減少的程度，亦即隨著串聯電阻的增加，電荷儲存的量會減少，並且隨著充電/放電速率增加，此現象變得更顯著。
一般而言，用於電雙層電容器的電極材料應該具有以下特性：(1)針對高電雙層電容的高表面積；(2)針對低電極電阻的高電性導電率；以及(3)來自電極的孔洞內之電解質的低電阻。
目前，在電雙層電容器中已經使用粉末以及活性化碳纖維的形式作為電極材料，但是當與上述電雙層電容器的需求有關時，這些活性化的碳具有以下的缺點。
第一，這些活性碳是由不規則且迂迴曲折的微孔洞(micropores)(小於2nm)、中孔洞(mesopores)(2nm至50nm)以及大孔洞(macropores)(大於50nm)構成，其會阻礙電雙層電容器的電極材料之導電效能，因此，很難使導電率的效能提升至大於50%。此外，這些微孔洞不容易被電解質潤濕，使得微孔洞內暴露出來的表面在充電-放電過程中無法被利用到。另外，即使微孔洞的電解質濕潤程度足夠在小且迂迴曲折的孔洞內進行離子轉移，其大抵上仍不會增加表面面積，因此，此點對於電雙層電容器不是優點。此外，如果孔洞不規則並且迂迴曲折，則會更進一步地阻礙充電-放電能力以及離子轉移速率性能。在水性的電解質媒介物中，用於電雙層電容器的電極材料一般可接受的孔洞尺寸需要大於1nm，並且在有機的電解質媒介物中，可接受的 孔洞尺寸需要大於2nm。
第二，活性碳具有低的電性傳導率，雖然可藉由熱處理製程將碳材石墨化，使其達到具有高的傳導率，然而，此製程大幅地降低提供電雙層表面的比表面積。導電添加物例如碳黑或金屬粉末可以混合至活性碳中，降低串聯電阻以增加電性傳導率，然而，這樣也會降低單位重量或體積的電容。此外，這些傳統的方法並無法改善碳材的導電率。
本發明提供一種含有導電材料的中孔碳材(mesoporous carbon material)之合成方法，此導電材料可埋置於碳基質(carbon matrix)內，或者設置在碳基質內中孔洞(mesopores)的內側表面的至少一部份上。中孔碳材不僅含有均勻且可控制的中孔洞，提供電子或離子擴散的通道，也含有導電金屬以及/或金屬氧化物，改善中孔碳材的導電率，在此，金屬以及/或金屬氧化物的形式可以是粒子或膜。在中孔碳材的製造過程期間，可藉由添加單壁(single-wall)以及/或多壁(multi-wall)奈米碳管(carbon nanotubes)(SCNTs或MCNTs)而提升中孔碳材的導電率，中孔碳材可用在感應器或能量儲存裝置，例如超級電容器、蓄電池以及燃料電池。
依據本發明之一實施例，提供用於能量儲存裝置的碳材，此碳材具有複數個中孔洞，包含碳基質以及導電材料埋置於碳基質內，其中這些中孔洞是由碳基質與導電材料所構成。
依據本發明之一實施例，提供用於能量儲存裝置的碳材，此碳材具有複數個中孔洞，包含碳基質以及導電材料設置於碳基質的中孔洞之內側表面的至少一部份上，其中這些中孔洞是由碳基質與導電材料所構成。
依據本發明之一實施例，提供中孔碳材的製造方法，此方法包含：提供溶致型界面活性劑(mesophasic lyotropic surfactant)；將導電材料之前驅物、高分子材料以及溶致型界面活性劑混合在一起，形成混合物；使混合物反應形成複數個導電粒子；從混合物中移除溶致型界面活性劑；以及進行熱處理，使高分子材料碳化。
依據本發明之一實施例，提供中孔碳材的製造方法，此方法包含：提供溶致型界面活性劑；將導電膜之前驅物、高分子材料以及溶致型界面活性劑混合在一起，形成混合物；使混合物反應形成導電膜；從混合物中移除溶致型界面活性劑；以及進行熱處理，使高分子材料碳化。
依據本發明之一實施例，提供中孔碳材的製造方法，此方法包含：提供溶致型界面活性劑(lyotropic surfactant)；將導電材料、高分子材料以及溶致型界面活性劑混合在一起，形成混合物；從混合物中移除溶致型界面活性劑；以及進行熱處理，使高分子材料碳化。
依據本發明之一實施例，提供中孔碳材的製造方法，此方法包含：提供溶致型界面活性劑；將導電材料之前驅物、高分子材料以及溶致型界面活性劑混合在一起，形成混合物；從混合物中移除溶致型界面活性劑；以及進行熱 處理，使高分子材料碳化。
依據本發明之一實施例，提供包含活性化材料的電極，此活性化材料具有上述中孔碳材。
依據本發明之一實施例，提供超級電容器，其包含上述電極。
依據本發明之一實施例，提供超級電容器，其包含複數個電極，至少一隔膜插入於這些電極之間，以及電解液滲透入這些電極與隔膜內，其中至少一電極包含上述中孔碳材作為活性化材料。
為了讓本發明能更明顯易懂，以下配合所附圖式，作詳細說明及舉例如下：
以下說明為實現本發明之最佳考量模式，此說明之目的是用於解釋本發明的一般原理，並非用以限定本發明，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
參閱第1A及1B圖，中孔碳材包含複數個奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11，以及碳基質12。中孔碳材具有複數個中孔洞13，其係由碳基質12與奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11所構成。此外，奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11可設置在中孔洞13的內側表面的至少一部份上。
參閱第1C及1D圖，中孔碳材包含複數個奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11，以及碳基質12。中孔碳材具有複數個中孔洞13，其係由碳基質12與 奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11所構成。此外，可在中孔洞13的內側表面上形成導電膜14。
這些奈米碳管以及/或金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子11與導電膜14大抵上鄰接這些中孔洞13形成，這些中孔洞13均勻地排列成六方緊密堆積(hexagonal closed packed)結構，如第1A及1C圖所示，或者排列成立方緊密堆積(cubic closed packed)結構，如第1B及1D圖所示。
這些中孔洞13總數的至少75%所具有的孔洞直徑介於這些中孔洞13的平均孔洞直徑的0.6倍至1.4倍之間，換言之，這些中孔洞13總數的至少75%所具有的孔洞直徑範圍落在從平均孔洞直徑減去平均孔洞直徑的40%至從平均孔洞直徑加上平均孔洞直徑的40%的範圍內。至少一部份的金屬粒子與金屬氧化物粒子的尺寸小於50nm，至少一部份的金屬粒子或導電膜14的材料為Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb，其中較佳為Mn、Co、Ni、Pt、Cu、Ag或Au。至少一部份的金屬氧化物粒子或導電膜14的材料為Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb的氧化物，其中較佳為ZnO或CoO。奈米碳管(CNTs)可以是單壁奈米碳管(SCNTs)、多壁奈米碳管(MCNTs)或前述之組合。此外，中孔碳材的導電率可藉由在中孔碳材的製造過程中添加單壁以及/或多壁奈米碳管而提升。
第2A圖顯示依據本發明之一實施例，中孔碳材的製造 方法，此方法包含下述步驟S21至S25。
在步驟S21中，提供溶致型界面活性劑。
在步驟S22中，將導電粒子的前驅物例如金屬粒子的前驅物以及/或金屬氧化物粒子的前驅物，高分子材料以及溶致型界面活性劑混合，形成混合物。
在步驟S23中，使混合物反應，例如調整混合物的pH值，或者對混合物進行水解及縮合反應，在混合物中形成複數個導電粒子，例如複數個金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子。
在步驟S24中，從混合物中移除溶致型界面活性劑，可藉由水洗製程、溶劑萃取製程或加熱製程除去溶致型界面活性劑，其中加熱製程較佳為在溫度介於200℃至600℃之間進行。在從混合物中除去溶致型界面活性劑之後，此方法更包含將混合物乾燥的步驟。
在步驟S25中，藉由熱處理使高分子材料碳化，此熱處理較佳為在溫度介於600℃至1500℃之間進行，以使高分子材料碳化。
第2B圖顯示依據本發明之另一實施例，中孔碳材的製造方法，此方法包含下述步驟S31至S34。
在步驟S31中，提供溶致型界面活性劑。
在步驟S32中，將複數個奈米碳管，高分子材料以及溶致型界面活性劑混合，形成混合物。
在步驟S33中，從混合物中移除溶致型界面活性劑，可藉由水洗製程、溶劑萃取製程或加熱製程除去溶致型界 面活性劑，其中加熱製程較佳為在溫度介於200℃至600℃之間進行。在從混合物中除去溶致型界面活性劑之後，此方法更包含將混合物乾燥的步驟。
在步驟S34中，藉由熱處理使高分子材料碳化，此熱處理較佳為在溫度介於600℃至1500℃之間進行，以使高分子材料碳化。
高分子材料係作為碳基質的前驅物，高分子材料較佳為有機高分子材料，例如為選自於以下群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物，此群組由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone；PVP)、羥乙基纖維素(hydroxy ethyl cellulose；HEC)、羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose；CMC)、聚苯胺(polyaniline)、聚吡咯(polypyrrole)、聚噻吩(polythiophene)、糠醛基樹脂(furfural-based resins)以及酚醛樹脂(phenolic resin)所組成。在本發明之一實施例中，金屬粒子的前驅物以及金屬氧化物粒子的前驅物為選自於以下群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物，此群組由過渡金屬元素的硝酸鹽(nitrate)、硫酸鹽(sulfuric salt)、磷酸鹽(phosphate)、高氯酸鹽(perchlorate)、鹵化物(halide)、無機金屬鹽類(inorganic metal salt)以及金屬烷氧化合物(metal alkoxide)所組成，過渡金屬元素較佳為Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb。溶致型界面活性劑係作為結構導向劑(structure-directing agent)，溶致型界面活性劑較佳為嵌段 共聚物(block copolymer)界面活性劑。
第3圖顯示依據本發明之一實施例，超級電容器的一實施例，超級電容器包含複數個電極33，隔膜(separator)34插入於任兩個相鄰的電極33之間，以及電解液(未繪出)滲透入這些電極33與隔膜34內。電極33是藉由將本發明實施例之中孔碳材32塗佈在極片(current collector)31上而製成，其中中孔碳材32係作為活性化材料。
下列實施例詳細說明本發明之材料、製程以及中孔碳材。
實施例1.碳-氧化鋅複合材料的合成
將1.0g的F127(EO106 PO70 EO106 )(溶致型界面活性劑)以及0.1g的醋酸鋅(zinc acetate)溶解在18g的乙醇中，並且攪拌至形成澄清溶液。然後，將1.3g 77wt%的酚醛樹脂添加至上述溶液中，於攪拌2小時之後，將混合物轉移至蒸發皿中，在室溫下持續10至16小時蒸發除去乙醇。然後，在100℃的烘箱中持溫24小時使酚醛樹脂固化(熱聚合)，得到的產物為F127/鋅化合物/高分子複合材料。最後，在管狀爐內通氮氣，於600℃持溫3小時進行煆燒(calcination)製程，得到實施例1之中孔碳-氧化鋅複合材料。實施例1的中孔碳-氧化鋅複合材料顯示出有序的六方緊密堆積結構，由第4及5圖可得到驗證，此複合材料的比表面積(specific surface area)與孔洞直徑分別約為562m2 /g以及3.8nm，如第6圖所示。
實施例2.碳-鎳複合材料的合成
將1.0g的F127(EO106 PO70 EO106 )溶解在18g的乙醇中，然後添加1.3g 77wt%的酚醛樹脂形成溶液，並將此溶液攪拌30分鐘。緩慢地將醋酸滴入此溶液中，直到溶液的pH值達到約7的程度。然後，將0.73g的Ni(NO3 )2 ‧6H2 O添加至此溶液中，形成混合物。於攪拌2小時後，將混合物轉移至蒸發皿中，在室溫下持續10至16小時蒸發除去乙醇。然後，在100℃的烘箱中持溫24小時使酚醛樹脂固化(熱聚合)，得到的產物為F127/鎳化合物/高分子複合材料。 最後，在管狀爐內通氮氣，於700℃持溫3小時進行煆燒製程，得到實施例2之中孔碳-鎳複合材料。實施例2的中孔碳-鎳複合材料顯示出有序的六方緊密堆積結構，由第7及8圖可得到驗證。如第9圖所示，實施例2的中孔碳-鎳複合材料之孔洞尺寸分佈為狹窄的，並且實施例2的複合材料之比表面積與孔洞直徑分別約為465m2 /g以及3.7nm。第10圖為實施例2之中孔碳-鎳複合材料的有序六方緊密堆積結構之穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscopy；TEM)照片。
綜上所述，本發明之中孔碳材合併了奈米碳管、金屬以及/或金屬氧化物粒子或導電膜的特徵，因此強化了碳基質的結構(meso-structure)，由於奈米碳管、金屬以及/或金屬氧化物粒子或導電膜的電性傳導率佳，中孔碳材的電性傳導率也會提升。此外，依據本發明之實施例，改善了中孔碳材的孔洞尺寸之規則性，並且也增加了中孔碳材的表面積。
雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，相反地，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與修飾(在此技術領域中具有通常知識者當可瞭解)，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
11‧‧‧奈米碳管、金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子
12‧‧‧碳基質
13‧‧‧中孔洞
14‧‧‧導電膜
S21、S22、S23、S24、S25‧‧‧第2A圖之方法的各步驟
S31、S32、S33、S34‧‧‧第2B圖之方法的各步驟
31‧‧‧極片
32‧‧‧中孔碳材
33‧‧‧電極
34‧‧‧隔膜
第1A至1D圖分別顯示依據本發明之各種實施例，中孔碳材之六方緊密堆積結構與立方緊密堆積結構的二維平面示意圖。
第2A圖為依據本發明之一實施例，中孔碳材的製造方法之流程圖。
第2B圖為依據本發明之另一實施例，中孔碳材的製造方法之流程圖。
第3圖顯示依據本發明之一實施例，超級電容器的平面示意圖。
第4圖顯示實施例1之中孔碳-氧化鋅複合材料的X射線繞射分析光譜圖。
第5圖顯示實施例1之中孔碳-氧化鋅複合材料的小角度X射線繞射圖。
第6圖顯示實施例1之中孔碳-氧化鋅複合材料的孔洞尺寸分佈圖。
第7圖顯示實施例2之中孔碳-鎳複合材料的X射線繞射分析光譜圖。
第8圖顯示實施例2之中孔碳-鎳複合材料的小角度X射線繞射圖。
第9圖顯示實施例2之中孔碳-鎳複合材料的孔洞尺寸分佈圖。
第10圖顯示實施例2之中孔碳-鎳複合材料的穿透式電子顯微照片。
11‧‧‧奈米碳管、金屬粒子以及/或金屬氧化物粒子
12‧‧‧碳基質
13‧‧‧中孔洞
14‧‧‧導電膜

Claims (47)

  1. 一種用於能量儲存裝置的碳材，包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及一導電材料，埋置於該中孔碳基質內，其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該導電材料所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該導電材料包括複數個奈米碳管、金屬粒子、金屬氧化物粒子或前述之組合。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該導電材料大抵上鄰接該些中孔洞形成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中至少一部份的該導電材料的尺寸小於50nm。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中至少一部份的該些金屬粒子包括Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些金屬粒子包括Mn、Co、Ni、Pt、Cu、Ag或Au。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中至少一部份的該些金屬氧化物粒子包括Ti、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb的氧化物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些金屬氧化物粒子包括ZnO或CoO。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些中孔洞均勻地排列。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些中孔洞均勻地排列成一六方緊密堆積結構或一立方緊密堆積結構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些中孔洞至少有總量的75%所具有的孔洞直徑範圍介於該些中孔洞的平均孔洞直徑的0.6倍至1.4倍之間。
  12. 一種用於能量儲存裝置的碳材，包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及一導電材料，設置於該中孔碳基質的該些中孔洞的內側表面的至少一部份上，其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該導電材料所構成。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之用於能量儲存裝置的碳材，其中該些中孔洞均勻地排列。
  14. 一種中孔碳材的製造方法，包括：提供一溶致型界面活性劑；將一導電材料之前驅物、一高分子材料以及該溶致型界面活性劑混合在一起，形成一混合物；使該混合物反應形成複數個導電粒子；從該混合物中移除該溶致型界面活性劑；以及 進行一熱處理，使該高分子材料碳化。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中該導電材料的前驅物包括金屬粒子的前驅物、金屬氧化物粒子的前驅物或前述之組合。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之中孔碳材的製造方法，其中該金屬粒子的前驅物以及該金屬氧化物粒子的前驅物係選自於由過渡金屬元素的硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、鹵化物、無機金屬鹽類以及金屬烷氧化合物所組成之群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之中孔碳材的製造方法，其中該過渡金屬元素包括Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中使該混合物反應的該步驟包括調整該混合物的pH值。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中該溶致型界面活性劑為一結構導向劑。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中該高分子材料包括有機高分子材料。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中該高分子材料包括選自於由聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、糠醛基樹脂以及酚醛 樹脂所組成之群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中該溶致型界面活性劑包括一嵌段共聚物界面活性劑。
  23. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中移除該溶致型界面活性劑的該步驟包括水洗製程、溶劑萃取製程或加熱製程。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之中孔碳材的製造方法，其中該加熱製程在溫度介於200℃至600℃之間進行。
  25. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，在從該混合物中移除該溶致型界面活性劑之後，更包括將該混合物乾燥。
  26. 如申請專利範圍第14項所述之中孔碳材的製造方法，其中用於將該高分子材料碳化的該熱處理在溫度介於600℃至1500℃之間進行。
  27. 一種中孔碳材的製造方法，包括：提供一溶致型界面活性劑；將一導電膜之前驅物、一高分子材料以及該溶致型界面活性劑混合在一起，形成一混合物；使該混合物反應形成一導電膜；從該混合物中移除該溶致型界面活性劑；以及進行一熱處理，使該高分子材料碳化。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之中孔碳材的製造方 法，其中該導電膜的前驅物包括金屬膜的前驅物、金屬氧化物膜的前驅物或前述之組合。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之中孔碳材的製造方法，其中該金屬膜的前驅物以及該金屬氧化物膜的前驅物係選自於由過渡金屬元素的硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、鹵化物、無機金屬鹽類以及金屬烷氧化合物所組成之群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物。
  30. 一種中孔碳材的製造方法，包括：提供一溶致型界面活性劑；將一導電材料、一高分子材料以及該溶致型界面活性劑混合在一起，形成一混合物；從該混合物中移除該溶致型界面活性劑；以及進行一熱處理，使該高分子材料碳化。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中該導電材料包括複數個奈米碳管、複數個金屬粒子、複數個金屬氧化物粒子或前述之組合。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之中孔碳材的製造方法，其中該些金屬粒子係由一金屬粒子之前驅物形成，該些金屬氧化物粒子係由一金屬氧化物粒子之前驅物形成，且該方法更包括使該混合物反應形成該些金屬粒子、該些金屬氧化物粒子或前述之組合，並且其中使該混合物反應的該步驟包括調整該混合物的pH值或使該混合物水解及縮合。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之中孔碳材的製造方 法，其中該金屬粒子的前驅物以及該金屬氧化物粒子的前驅物係選自於由過渡金屬元素的硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、鹵化物、無機金屬鹽類以及金屬烷氧化合物所組成之群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之中孔碳材的製造方法，其中該過渡金屬元素包括Ti、Pt、Ag、Au、Al、Ru、Fe、V、Ce、Zn、Sn、W、Ni、Co、Mn、In、Os、Cu或Nb。
  35. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中該溶致型界面活性劑為一結構導向劑。
  36. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中該高分子材料為有機高分子材料。
  37. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中該高分子材料係選自於由聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、糠醛基樹脂以及酚醛樹脂所組成之群組中的一個或者兩個或兩個以上的混合物。
  38. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中該溶致型界面活性劑包括一嵌段共聚物界面活性劑。
  39. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中移除該溶致型界面活性劑的該步驟包括水洗製程、溶劑萃取製程或加熱製程。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之中孔碳材的製造方法，其中該加熱製程在溫度介於200℃至600℃之間進行。
  41. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，在從該混合物中移除該溶致型界面活性劑之後，更包括將該混合物乾燥。
  42. 如申請專利範圍第30項所述之中孔碳材的製造方法，其中用於碳化該高分子材料的該熱處理在溫度介於600℃至1500℃之間進行。
  43. 一種中孔碳材的製造方法，包括：提供一溶致型界面活性劑；將一導電材料之前驅物、一高分子材料以及該溶致型界面活性劑混合在一起，形成一混合物；從該混合物中移除該溶致型界面活性劑；以及進行一熱處理，使該高分子材料碳化。
  44. 一種電極，包括具有一中孔碳材的一活性化材料，其中該中孔碳材包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及複數個導電粒子，設置於該中孔碳基質內，其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該些導電粒子所構成。
  45. 一種電極，包括具有一中孔碳材的一活性化材料，其中該中孔碳材包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及一導電材料，設置於該中孔碳基質內， 其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該導電材料所構成。
  46. 一種超級電容器，包括：複數個電極；至少一隔膜，插入於該些電極之間；以及一電解液，滲透入該些電極與該隔膜內，其中至少一電極包括一中孔碳材作為一活性化材料，該中孔碳材包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及複數個導電粒子，設置於該中孔碳基質內，其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該些導電粒子所構成。
  47. 一種超級電容器，包括：複數個電極；至少一隔膜，插入於該些電極之間；以及一電解液，滲透入該些電極與該隔膜內，其中至少一電極包括一中孔碳材作為一活性化材料，該中孔碳材包括：一中孔碳基質，具有複數個中孔洞；以及一導電材料，設置於該中孔碳基質內，其中該些中孔洞由該中孔碳基質與該導電材料所構成。
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