Co3O4/碳纳米管复合膜的超级电容器性能

采用电泳沉积法在镍片上沉积Co3O4/碳纳米管(CNT)复合膜。利用XRD、SEM和TEM对Co3O4/CNT复合膜进行物性分析,利用循环伏安和恒流充放电测试表征电容性能。研究表明在CNT表面成功包覆了一层Co3O4壳层,形成独特的核/鞘纳米电缆结构。电化学测试表明,Co3O4/CNT复合膜电极具有较好的电容性能,在充放电电流密度为0.5 mA/cm^2时,比电容高达282 F/g;增加电流密度到15 mA/cm2时,比电容为209 F/g,并具有优异的循环稳定性。     

分层纳米结构的钴酸镍/四氧化三钴复合电极的制备及其电化学性能研究

通过低温溶剂热和水热两步法成功制备出分层结构的NiCo_2O_4/Co_3O_4纳米片阵列,并均匀生长在泡沫镍基底上。电化学测试表明,这种纳米片阵列复合电极表现出优异的电容性能。在2 mA·cm~(-2)时,面积比电容高达6.05 F·cm~(-2),当电流密度提升至20 mA·cm~(-2),依然保持良好的倍率性能,经1500次恒流充放电之后电容保持率为93.8%。这种优异的性质与介孔、高比表面积的分层纳米片这一新颖的结构有密切关系。     

聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

采用低温化学氧化法合成了聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒,并以聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒为电极材料,组装成电化学电容器,利用测试循环伏安、交流阻抗和恒流充放电性能研究两者的电化学性能。结果表明,低温下合成的聚苯胺和聚吡咯呈纳米颗粒堆积状,粒径分别为200,300 nm;当电流密度为1 mA/cm2时,在1 mol/L H2SO4电解液中,聚苯胺比电容达480.30 F/g,聚吡咯比电容达205.51 F/g。     

CoNiO_2/碳纳米复合材料的制备及应用于构筑不对称超级电容器

本文研究制备一种CoNiO_2/碳纳米复合材料的方法。采用X-射线粉末衍射仪(XRD)和场发射电子显微镜(FESEM)表征产物的相结构与形貌,结果表明获得了CoNiO_2/碳纳米复合材料。复合材料的电化学性能采用循环伏安法(CV)和单电极充放电测试。将复合材料、活性炭(AC)和PVA-KOH电解质膜组装成不对称超级电容器,电性能测试结果表明在充放电电流密度为12 mA·cm~(-2)下其比电容最高达670 F·g~(-1)并稳定保持2000个循环;经过16000次循环后,其比电容仍有482.79 F·g~(-1),显示出高的比电容和长的循环稳定性。     

CNTs/PANI/NiHCF复合膜的共聚制备与电容性能

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备出电活性CNTs/PANI/NiHCF复合膜;用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明,在电流密度为2 mA/cm~2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达217.69 F/g,比能量高达24.49 Wh/ks,当电流密度为10mA/cm~2时比容量仍可达212.98F/g,比功率可达8 489.75 W/kg,具有良好的功率特性和快速克放电能力;在2000次循环充放电过程中,CNTs/PANI/NiHCF/复合膜的容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上,是一种优异的超级电容器材料.     

花状与颗粒状NiMn2O4纳米材料的制备及其超级电容性能

分别以尿素和氨水为沉淀剂，采用热溶剂法制备了多孔的花状NiMn₂O₄和颗粒状NiMn₂O₄纳米电极材料，采用 X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和N₂ 吸附-脱附等手段对NiMn₂O₄材料的物相、形貌结构和孔径分布进行了表征，并通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法测试了所制备材料的电化学性能。研究了沉淀剂对NiMn₂O₄材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：以尿素为沉淀剂的NiMn₂O₄是由纳米片组成的花状结构，纳米片厚度为50～60nm，比表面积为104m²/g。在 1A/g 电流密度下比电容为1614F/g，在5A/g电流密度下，尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的89%。以氨水为沉淀剂的多孔NiMn₂O₄为直径约30nm的纳米颗粒结构，颗粒间团聚严重，比表面积为91m²/g。在1A/g电流密度下比电容为1147F/g，在5A/g电流密度下，氨水为沉淀剂的颗粒状NiMn₂O₄材料经1000次恒电流充放电后其比电容可达初始值的80%。尿素为沉淀剂的花状NiMn₂O₄具有优越的超级电容性能。     

棒状V3O7?H2O电极材料的制备及印刷超级电容器

以五氧化二钒（V2O5）为原料,利用溶剂热法一步制备一水合七氧化三钒（V3O7?H2O）纳米棒,以V3O7?H2O纳米棒为电极材料,探究丝网印刷工艺对电极电化学性能的影响,结合丝网印刷制备电极并组装超级电容器。采用SEM、EDS、XPS、FTIR等对样品的形貌与结构进行表征,结果表明已成功制备V3O7?H2O纳米棒。在电化学测试中,丝网印刷电极比电容可达268.0 F/g（电流密度为0.3 A/g）,经过5000次循环后比电容保持率85.9%,优于涂抹电极的比电容（246.0 F/g）和比电容保持率（68.0%）,这得益于丝网印刷的油墨规则排列的结构。此外,组装的纽扣超级电容器同样表现出优异的电化学性能,比电容和电容保持率为134.2 F/g（0.5 A/g电流密度）和91.2%（5000次充放电循环）,且当功率密度为413.0 W/kg时,能量密度最高可达22.0 W?h/kg。本研究为后续印刷储能器件的研究提供了一条可供借鉴的思路。     

PANI/MoS_2复合材料的制备及其电化学性能研究

采用原位聚合法制备不同摩尔比的PANI/MoS_2纳米复合材料。通过X射线衍射、红外光谱、透射电镜等手段,对所制备的材料进行了结构和微观形貌的表征,结果表明:所制备的聚苯胺呈现棒状纳米纤维包覆在卷曲的纳米鳞片MoS_2片层上形成了PANI/MoS_2纳米复合材料。通过循环伏安法、恒流充放电等测试手段对材料的电化学性能进行了研究,结果表明:在不同电流密度下PANI∶MoS_2=1∶0.1的二元复合物比电容明显高于纯聚苯胺,在1 A/g时PANI∶MoS_2=1∶0.1的二元复合物的比电容值可达942.5 F/g,相比于同电流密度下的PANI的400.5 F/g的高出一倍。表明适量的MoS_2的掺入有助于提高PANI电极材料的电化学电容特性。     

氧化镍/碳纳米管构筑准固态不对称超级电容器及电化学性能

以Ni(NO₃)₂为原料、NaOH为沉淀剂和羟基化碳纳米管（CNT）为基质首先制备了Ni(OH)₂/CNT复合材料, 然后将其于一定温度下煅烧，使其转变为NiO/CNT复合材料。用X射线粉末衍射仪（XRD）、场发射电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了样品的晶相与形貌，结果表明NiO纳米粒子紧密锚附在碳纳米管表面。复合材料可能的形成机理被提出。采用循环伏安法（CV）、单电极充放电和电化学阻抗研究了反应条件对其电化学性能的影响，确定最佳制备条件。将复合材料正极、活性炭负极和PVA-KOH电解质膜组装成准固态不对称超级电容器，电化学性能测试结果表明，在充放电电流密度11.2mA/cm²下，其比电容达到868.0F/g并保持稳定循环3700圈。7500次循环后，其比电容值仍有564.2F/g，显示出高的比电容和长的循环稳定性。     

聚吡咯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法合成了海胆状MnO_2,通过吡咯聚合制备了PPy@MnO_2复合结构,研究了包覆时间、包覆量对PPy@MnO_2电化学性能的影响。用PPy@MnO_2纳米复合材料作为工作电极,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。PPy@MnO_2纳米复合材料的循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,PPy@α-MnO_2-60纳米复合材料在吡咯与二氧化锰质量比10∶1、包覆时间6 h时电化学性能最佳,在电流密度0.5 A/g时比电容值为177.3 F/g。     

RuO_2五组元氧化物涂层的制备及电容性能表征

鉴于多元氧化物之间的协同效应有助于增强RuO_2的电荷储存能力,采用热分解法制备了(Ru-Mn-Co-Sn-Ti) O_x五组元复合氧化物涂层电极材料。XRD和SEM测试结果表明涂层氧化物为非晶态结构,有泥裂状表观形貌。以1 mA/cm~2的电流密度充放电,复合氧化物的比电容高达536.4 F/g,若单独以RuO_2的质量计算,则比电容达到1 519.8 F/g。将充放电电流密度提高到15 mA/cm~2,复合氧化物的比电容仍然高达473.8 F/g(或1 342.4 F/g RuO_2)。相比低电流密度(1 mA/cm~2),电荷储存量仅下降11.67%。电极在1.16 k W/kg功率密度放电,比能量达到64.66 Wh/kg,当放电功率密度提高到35.67 kW/kg,其比能量仍高达49.54 Wh/kg。结果表明多元氧化物材料同时拥有很高的比电容和大功率放电性能,因此其在动力汽车等需要高倍率放电的领域有良好的应用前景。     

聚吡咯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法合成了海胆状MnO_2,通过吡咯聚合制备了PPy@MnO_2复合结构,研究了包覆时间、包覆量对PPy@MnO_2电化学性能的影响。用PPy@MnO_2纳米复合材料作为工作电极,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。PPy@MnO_2纳米复合材料的循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,PPy@α-MnO_2-60纳米复合材料在吡咯与二氧化锰质量比10∶1、包覆时间6 h时电化学性能最佳,在电流密度0.5 A/g时比电容值为177.3 F/g。     

AR沥青基双电层电容器电极材料的研究

以AR(Aromatic Resin)沥青为原料,采用化学活化法制备出了高性能活性炭,通过N2吸附对其比表面积和孔隙结构进行了表征。此外,将所得活性炭作为电极组装成模拟电容器,利用循环伏安、恒流充放电等电化学测试方法研究了模拟电容器的电化学性能。结果表明,300次充放电循环后,模拟电容器平均充放电效率保持在90%以上,在50 mA/g充放电密度下,平均比电容为187.8 F/g;500 mA/g下的平均比电容为133.8 F/g;电容保持率为71.3%,电容量衰减为4.0%。     

氢氧化镍/活性碳纤维复合电极材料制备及性能研究

采用六水合硝酸镍为镍源,通过一步水热法制备了Ni(OH)_2/活性碳纤维(ACF)复合材料,并对材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明:Ni(OH)_2主要以纳米片结构生长在ACF表面,当金属离子Ni~(2+)浓度为10 mmol/L时,纳米片在ACF表面形貌规整、分散均匀,厚度约为20 nm,且纳米片之间具有丰富的孔隙结构;复合材料其相对ACF(1043 m~2/g)具有更高的比表面积,达到了1352 m~2/g;电化学性能测试表明:复合材料在电流密度0.5 A/g时的比电容高达905 F/g,在电流密度5 A/g时的比电容仍有630 F/g,通过循环充放电1000次,其比电容保持率仍有85.7%,表明复合材料具有较好的倍率性和循环稳定性。     

聚苯乙烯基多孔炭/二氧化锰复合材料的制备及电容性能

以水溶性聚磷酸铵为致孔剂,苯乙烯为碳源,制备出分级多孔炭(HPC),然后经水热法制备得到二氧化锰包覆多孔炭复合材料。采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、热重分析和物理吸附等对所得材料表面形貌以及结构性能进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗和循环稳定性测试对其进行电化学性能分析。结果表明,当KMnO_4∶HPC=4∶1时,所得复合材料中二氧化锰的含量为55%时,电容性能最好。在0.2 A/g的电流密度下,1 mol/L Na_2SO_4电解液的三电极体系中测试,该复合材料比电容最高可达到216 F/g,且循环1 000次后,比容量保持81%。复合材料优异的电容性能归功于分级多孔炭发达的孔隙结构和均匀的二氧化锰包覆。     

固态凝胶超级电容的制备

制备了多孔碳电极和聚丙烯酸凝胶电解质,并将其组装成固态超级电容。采用循环伏安法测试电容性能,并与石墨电极进行了对比。结果显示,多孔碳电极超级电容的电流密度和比电容均高于石墨电极。通过恒流充放电测试了超级电容的储能特性。结果显示,在相同的电流密度时,终止电压越高,电容能量密度与电容密度越高。在终止电压相同时,电流密度越小,电容的能量密度以及电容密度就越大。电荷效率随电流密度增大而增大,当电流密度为5 mA/cm~2时,达到最高值76. 92%。     

高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛作为碳源,利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗,再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明,活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g,在充放电电流密度为0.5A/g的条件下,比电容为175F/g,循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量,实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。     

片状与颗粒状CoMn2O4电极材料的制备及电化学性能

分别以纯水、50%(体积分数,下同)纯水与50%乙醇混合溶液、乙醇为溶剂制备了CoMn_2O_4纳米电极材料,研究了溶剂对CoMn_2O_4材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:采用纯水为溶剂制备的CoMn_2O_4材料具有片状结构,在电流密度为1 A/g时,比电容为446 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率为77%;50%纯水加50%乙醇为溶剂制备的CoMn_2O_4材料具有颗粒与片状混合结构,在电流密度为1 A/g时,比电容为684 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率为81%;采用乙醇为溶剂制备CoMn_2O_4材料具有颗粒状多孔结构,在电流密度1 A/g条件下,比电容为850 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率达86%,乙醇为溶剂制备的颗粒状多孔的CoMn_2O_4材料表现出更为优异的超电容性能。     

以碳布为基底的氧化锰柔性复合电极材料的制备

利用恒电流电化学沉积法,在柔性碳布基底表面合成了氧化锰复合电极材料,然后使用温和的水热方法对复合电极材料进行处理。扫描电镜测试发现,水热处理前,氧化锰为网状结构,水热处理后,网状的氧化锰表面出现一层结晶。氧化锰沉积质量大约为7mg·cm~(-2),质量较大,接近商用电极材料的活性物质质量。对复合电极材料进行了循环伏安、恒电流充放电以及循环寿命的电化学测试,当电流密度为2m A·cm~(-2)时比电容可达到689F·cm~(-2),并且该电极材料在此电流密度下具有良好的循环寿命。     

基于纳米片状二氧化锰的柔性固态超级电容的性能研究

采用电化学沉积法,将纳米片状二氧化锰材料沉积在涂覆有石墨材料的柔性纸衬底上,并采用扫描电子显微镜分析观察了产品的形貌。结果表明,二氧化锰为纳米片状结构,可以大幅提高电极材料的比表面积。将H_3PO_4作为固态电解质,组装成超级电容,在不同扫描速度下作循环伏安测试,电容量达到113.5 mA·h/g(在电流密度为0.1 A/cm~2时)。将组装的电容进行180°弯折处理,电容量未发生改变,而充放电时间略有增加。循环充放电10 000次后,电容量保持在原始电容量的85%以上,具有柔性超级电容的特性。