超级电容器电极材料纳米α-MnO2的制备及性能

用KMnO4和MnSO4水溶液作为原料,用液相沉淀法制备无定形α-MnO2·nH2O.对样品进行比表面积测定(BET)、XRD、SEM等测试.通过循环伏安法和恒流充放电测试研究了样品的电化学行为.合成的无定形α-MnO2·nH2O在0.5mol/L的Na2SO4电解液中,在0～0.9 V(vs.SCE)范围内,电流为10 mA,2 mV/s的扫描速度下的比电容可达126.4 F/g.无定形α-MnO2·nH2O是较好的超级电容器电极材料.     

超级电容器电极材料--MnO2的电化学制备及其性能

在25℃,沉积电位为0.50～0.95V条件下,从0.25mol/L醋酸锰溶液中,在石墨电极上沉积出二氧化锰(MnO2)。用扫描电镜(SEM)对所得样品的表面形貌进行了测试,并用循环伏安技术测试了不同沉积电位下制备的二氧化锰电极在不同电解液中的比电容。通过比较不同电解液中的循环伏安行为,发现二氧化锰电极在2mol/LKCl溶液和2mol/L(NH4)2SO4溶液中的循环伏安特性较好,在0.5V下沉积的二氧化锰性能最好。当扫描速度为5mV/s时,其比电容分别为274.74F/g和309.74F/g,并且在2mol/LKCl溶液中电极具有更好的可逆性。     

锰/炭混合超级电容器阳极材料的制备及性能

采用高锰酸钾与乙酸锰溶液通过液相沉淀法制备了颗粒尺寸为100 nm左右的α-MnO_2,并以此α-MnO_2为锰/炭混合超级电容器阳极材料,采用循环伏安法研究了其在0.5 mol/L Na_2SO_4、1 mol/L KOH溶液、1 mol/L KCI溶液和2mol/L(NH_4)_2SO_4溶液中的充放电行为.结果表明:在0.5 mol/L Na_2SO_4溶液中表现出较好的电容行为,比电容为145F/g.为提高所制备α-MnO_2的比表面积和电导率,将适量具有规则结构的介孔炭(OMC)添加到α-MnO_2中,制备得到MnO_2/OMC复合阳极材料.详细研究了OMC添加量对复合阳极材料结构和性能的影响.掺炭量为20%(质量分数)的锰炭复合物阳极材料的比电容值高达182 F/g.     

超级电容器用MoO3/AC复合电极的制备

以七钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]和HAc为原料,制备了超级电容器电极活性材料-MoO3超细粉末.利用SEM、XRD、TG-DTG和IR等方法对样品进行了物理测试.用循环伏安研究了不同配比的MoO3和活性碳组成的MoO3/AC复合电极在不同电解液中的电化学性能.结果表明:当MoO3含量在0.3%～3.0%时,在酸性或碱性的电解液中,电极的电容量增加;在0.5 mol/L H2SO4溶液中,MoO3含量为1.41%时,MoO3/AC复合电极的比电容高达102.68 F/g.     

用电气石提高二氧化锰电极的电容性能

将具有特殊吸附特性的电气石与二氧化锰(MnO2)物理混合,制得电气石-MnO2电极。通过XRD、SEM对样品与电气石进行形貌与结构分析,用循环伏安、恒流充放电测试研究材料的电化学性能。当MnO2的质量为10 mg、电气石质量为12.5 mg时,电极在1 mol/L Na2SO4中,以0.25 A/g的电流在-0.1~0.7 V放电,比电容可达347.0 F/g;电气石还可改善电极的循环稳定性,经过400次循环,电极的电容保持率可提高到90%。     

超级电容器用高倍率Sn改性MnO_2电极材料

以KMnO4和MnCl2为原料并添加一定量的SnCl4,采用常压回流液相共沉淀法合成了Sn改性MnO2电极材料。利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。结果表明反应溶液pH值对MnO2的结构、形貌和电化学性能影响很大。反应溶液为酸性和碱性时分别得到γ-MnO2和δ-MnO2。在pH=9时制备的Sn改性MnO2具有良好的电容性能,在0.5 A/g下,比电容达到176 F/g,比未改性MnO2提高了66%,电流密度增大到2.0 A/g时,比电容依然保持在166 F/g。在1.0 A/g下进行连续充放电测试,1 000次充放电循环后,比电容仍保持在165 F/g,容量衰减小于6%。Sn改性MnO2是一种理想的超级电容器电极材料,具有良好的高倍率充放电性能和容量保持能力。     

PANI/MWCNT复合材料电容性能研究

采用化学氧化法制备了聚苯胺(PANI)及聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT),扫描电镜(SEM)、IR表征样品并利用循环伏安法、交流阻抗及恒流充放电测试研究其电容性能。结果表明,PANI/MWCNT电极在1 mol/L的H2SO4溶液中电容性能良好,在5 mA/cm2的电流密度下比电容为523 F/g。PANI/MWCNT电极较纯PANI电极有更好的大电流放电能力,50 mA/cm2下复合电极的比电容仍达490 F/g,容量仅衰减了6.31%,而PANI电极的容量则衰减了29.74%。交流阻抗证明,与纯PANI电极相比,PANI/MWCNT复合电极的电阻较低,且具有更为优越的功率性能。     

纳米MnO2超级电容器电解液性能研究

利用溶胶凝胶法制备纳米MnO2,由该样品制成的电极在(NH4)2SO4电解液中表现出良好的电容性能。考虑到(NH4)2SO4溶液对集流体泡沫镍的腐蚀,开展了向(NH4)2SO4溶液中加入添加剂(Na2SO4、K2SO4、MgSO4)以减缓(NH4)2SO4对泡沫镍腐蚀的研究,研究了添加剂的添加量和电解液的摩尔浓度对MnO2电极的电化学性能和对泡沫镍的腐蚀程度的影响。发现采用MgSO4的摩尔百分含量为50%、电解液的摩尔浓度[以(NH4)2SO4 添加剂的摩尔浓度计]为0.5 mol·L-1的电解液基本上不降低MnO电极的电化学性能,却大幅降低对泡沫镍的腐蚀程度。     

Fe掺杂二氧化锰纳米棒的制备及其电化学性能

采用回流法以KMn O4和Mn SO4为前驱体,硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]为铁源,制备出Fe掺杂的Mn O2纳米棒。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法、恒电流充放电法研究了样品的电化学性能。结果表明:当使用合适量的(NH4)2Fe(SO4)2时,制备出直径约为80 nm,长度为0.8~2μm的Fe掺杂Mn O2纳米棒。作为电极材料,Fe掺杂Mn O2纳米棒表现出良好的电化学性能,在1.0 A/g电流密度下,比电容达到620 F/g,比相同条件下纯Mn O2的容量高出56%。     

锯屑模板辅助合成β-MnO2纳米棒的研究

以锯屑为模板,结合溶胶-凝胶法成功地合成了β-MnO2纳米棒。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对产物的晶型和形貌进行表征。结果表明,借助锯屑的天然孔道结构可以较好地控制MnO2的形状和晶粒尺寸。进一步通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试对合成的β-MnO2纳米棒电极材料的电化学性能进行表征。结果表明,在1 mol/L Na2SO4水溶液中,0.0～1.0V（vs.SCE）电位范围内,β-MnO2纳米棒具有良好的电化学电容性能,单电极比容可达200 F/g,经过50次循环后电极比容量保持率为98%。     

Cr掺杂二氧化锰纳米棒的制备及其电化学性能

以KMnO4和MnCl2·4 H2O为原料,采用液相化学沉淀法合成纳米结构MnO2电极材料,并添加一定量的K2Cr2O7 对其进行改性.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等手段对MnO2的结构形貌进行表征;利用循环伏安法和恒流充放电等方法研究了MnO2在1 mol/L KOH电解液中的电容行为.测试结果表明,K2Cr2O7的存在导致了MnO2由γ-MnO2向α-MnO2晶型的转变以及MnO2纳米棒的形成.MnO2纳米棒的直径约为80 nm,长度约为0.5～2 μm,并且MnO2电极材料的晶化程度和电化学性能都得到了提高.当K2Cr2O7添加量为1O％(与KMnO4的质量比)时,在0.3A/g和1 A/9电流密度下,电极比容量分别为271 F/g和199 F/g,大约是未添加K2Cr2O7条件下制备的电极的2倍.Cr掺杂MnO2纳米棒表现出优异的高倍率性能.     

盐酸掺杂聚吡咯的电化学电容性能

在低温(0℃)下化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯(PPY),观察了聚合物的结构和形貌;用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗法研究了聚合物的电化学电容性能。合成的PPY呈颗粒状,粒径约为0.2～0.3μm。当电流密度为8 mA/cm2时,PPY在1 mol/L Na2SO4溶液中的单电极比电容达350.2 F/g;当电流密度为10 mA/cm2时,第100次循环时的比电容为初始值的90.6%。     

MnO2电极在水系电解液中电容性能的研究

采用溶胶0凝胶法制备出了纳米MnO2,通过X射线衍射试验表明产物是具有双链结构的α-MnO2。在3种浓度接近饱和的水系电解液：中性,强碱性,弱酸性中进行充放电测试。测试结果表明,Mn02电极在0．5mol／L K2SO4溶液中电位窗口只有0．3V,且比容量很低,仅有10．2F／g;在7．0mol／LKOH溶液中电位窗口达到1．0V,电容量为120．3F／g;在2．0mol／L（NH4）2SO4中电位窗口为0．4V,比容量可以达到94.6F／g。     

Co3O4的制备及电容性能的研究

用KOH作沉淀剂制备Co(OH)2前驱体,并用热分解法制备了Co3O4粉末,XRD表明所制备的Co3O4是立方相.采用循环伏安、恒流充放电等研究了样品的电化学性能.结果表明:Co3O4电极在5 mol/L KOH溶液中,0～0.4 V的电位范围内,电流密度为5 mA/cm2时,放电比电容可达300.59 F/g.     

使用化学刻蚀镍集流体的EDLC的性能

在70℃下用95 g/L(NH4)2S2O8+0.3 g/L OP-10+3%H2SO4+15 g/L Ni2SO4的溶液对镍箔集流体进行化学刻蚀,研究了化学刻蚀对电化学双电层电容器(EDLC)电化学性能的影响。化学刻蚀提高了镍箔集流体的表面粗糙度,与未刻蚀时相比,电极的等效串联内阻由2.11Ω降至0.88Ω。以0.2 A/g的电流在0.05～1.00 V循环,活性炭的单极比电容为163.0 F/g,比未刻蚀时提高50.9%,循环200次的电容保持率为91.3%;当电流增加至6.0 A/g时,比电容为127.8 F/g。     

Ti/SnO_2+Sb_2O_4+GF/MnO_x电极的制备及性能研究

采用热分解和电沉积相结合方法制备了Ti/Sn O2+Sb2O4+CF/Mn Ox电极,利用SEM、XRD和XPS方法对其进行了表征。应用快速电极寿命法测试了该电极在60℃,1.0 mol/L H2SO4溶液中的预期使用寿命,用循环伏安法考察了该电极的电催化性能,结果表明该电极寿命较长并且电催化性能优于传统锰电极,是一种性能优良的电催化剂。     

超级电容器用乙烯基三甲氧基硅烷改性活性炭

用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对活性炭进行表面改性,并制成双电极扣式超级电容器,电解液为1 mol/L Na2SO4.活性炭表面改性后,亲水官能团和比电容增加,扫描速度为I mV/s时的比电容为100 F/g.活性炭比电容的增加与VTMOS的浓度有关,但VTMOS浓度超过0.75%,则粘结性过大,会堵塞活性炭表面的部分孔,降低超级电容器的性能.     

界面法制备的纳米MnO_2的性能

以KMnO_4、MnSO_4为原料,在乙酸乙酯与水形成的界面反应,制备了纳米MnO_2.XRD、IR及SEM等分析表明:制备的MnO_2为α和γ晶型的混合晶相,由一些规则的小纳米棒组成.电化学性能测试表明:MnO_4电极在6 mol/L KOH中具有良好的电容行为,比电容可达243 F/g.特殊的纳米结构有利于大电流放电.     

PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器

采用内聚合法制备PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器。采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试方法对超级电容器的性能进行了测试。结果表明:凝胶聚合物电解质的电导率较高,其中10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/EMC EC(质量比1∶1)电解质的室温电导率达到9.34 mS/cm,且由其组成的电容器比电容达24.29 F/g(0.5 mA/cm2);10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/PC EC(质量比1∶1)电解质电容器比电容为20.57 F/g(0.5 mA/cm2),200次循环后比电容下降11.75%(2.0 mA/cm2)。     

PVDC基活性炭的制备与电容性能

以聚偏二氯乙烯(PVDC)为原料、采用水蒸气活化制备超级电容器用活性炭电极材料.采用N2吸附法对材料的比表面和孔结构进行了研究,通过恒流充放电和循环伏安测试等方法研究了材料在6 mol/L KOH溶液中的电化学电容性能.结果表明,该方法在900℃下可制备出高比表面积(2 296 m2/g)、富含中孔(中孔率为42.7%)的活性炭材料,适合用作超级电容器的电极材料.在880℃下活化1h制备的活性炭,比电容为177 F/g (50 mA/g),大电流倍率性能良好.