金属Mn/活性炭电极材料电化学性能的研究

选用不同孔结构的活性炭采用浸渍法负载Mn金属离子,考察活性炭在负载前后的比电容变化情况。研究表明,金属Mn具有比较明显的准电容效应,其中负载金属Mn的中孔活性炭和微孔活性炭的比电容分别增加63．17％和19．69％,中孔活性炭负载金属Mn时,比电容随负载量的增加而上升;微孔活性炭负载5％时比电容最大为340．16F／g。     

负载金属对复合炭极板电极的电化学性能研究

用高比表面积活性炭作为原料,酚醛树脂为粘结剂,在高温下粘结成型制备固体超级电容器用活性炭极板,用直流恒流循环实验考察活性炭极板电极的电化学性能.在活性炭中负载不同种类金属离子,考察金属离子的电化学性能对活性炭极板比电容的影响.实验发现负载廉价金属Mn、Co、Cu可以增加放电容量,负载金属Mn的电极在700℃炭化时比电容为265 F·g-1.     

金属Cu的负载方法对活性炭电极电化学性能的影响

采用浸渍法和掺杂法分别在活性炭中负载金属Cu,初步电化学性能测试表明,活性炭负载金属Cu可以提高活性炭电极的放电容量,但不同负载方法对其循环性能造成较大的影响.通过电镜照片和XRD等手段对金属在活性炭上的负载状态进行分析比较,结合电极的充放电性能,发现在活性炭中均匀掺杂金属Cu,可以提高电容器的放电容量,且电化学性能稳定.     

高性能活性炭电极材料在双电层电容器中的应用

以椰壳为原料，ZnCl2为活化剂，用同步物理-化学活化法制备活性炭。所得的炭样品用氮吸附法表征，并根据77K时的吸附-脱附等温线计算了它们的比表面和孔结构参数。用恒流充放电和循环伏安法研究了由活性炭电极与KOH电解质构成的双电层电容器的性能。结果显示，在5mA时放电，活性炭比电容最高达到360F／g：在大电流50mA时，比容量仍超过200F／g。同时分析研究了炭材料比表面积和孔径对电化学性能的影响，发现比表面积与比电容关联性不明显；而孔径大小对炭材料的比电容影响很大。在小电流放电时，中孔炭表面对比电容的贡献明显大于微孔炭表面；随着放电电流的增加，由中孔炭表面构成的双电层电容下降显著，而微孔炭表面的双电层电容下降幅度较小。在大电流放电时，孔径在1．5nm-2nm的较大微孔对储存电能起主要作用。     

利用少量氧化镍负载提高活性炭比电容

为提高活性炭电极材料的比电容,本实验采用低浓度碱式碳酸镍溶液对活性炭进行氧化镍表面负载,利用碱式碳酸镍的热解特性,在引入赝电容的同时,减小负载对活性炭原有孔隙结构的影响,从而在引入赝电容的同时较好地保留活性炭的双电层电容.本实验还研究了不同数量氧化镍负载对活性炭孔结构和电化学性能的影响.实验结果表明:氧化镍负载改性后,活性炭在较好保留了原有孔隙结构的基础上,还在孔结构表面均匀负载了大量的纳米级氧化镍,改性后活性炭电极材料引入了赝电容,活性炭的比电容性能得到明显改善,且随着氧化镍负载数量的增多,活性炭比电容性能逐渐提高.     

氯化铜/活性炭复合电极的制备及性能的研究

以酚醛树脂为活性炭基体,采用化学掺杂法掺杂氯化铜,制备氯化铜／活性炭复合电极材料。通过物理吸附考察了金属氯化铜的存在下不同活化时间对金属复合活性炭孔径分布的影响,实验表明活化时间越长,比表面积越大,中孔含量越高。通过透射电镜和X射线衍射对复合电极的微观结构进行了研究,表明金属铜以纳米级均匀分散在活性炭中。通过比较活性炭电极和复合电极的电化学性能,说明掺杂金属铜可以有效提高比电容,并对充放电机理进行了探讨。     

超级电容器用聚苯胺／活性炭复合电极的研究

通过循环伏安法在多孔活性炭表面沉积了聚苯胺膜,并采用扫描电子显微镜、交流阻抗潜以及恒电流允放电技术对聚苯胺、活性炭和聚苯胺/活性炭复合电极进行了研究.结果显示:聚苯胺在活性炭表面形成一层由多孔网状结构组成的均匀的膜.聚苯胺/活性炭复合电极比活性炭电极具有更高的容量,同时比聚苯胺电极具有更好的循环稳定性.聚苯胺/活性炭复合电极的比电容为587F/g,而活性炭电极仅为140F/g.在50次充放电循环后,聚苯胺电极比电容从513降至334F/g,而聚苯胺/活性炭复合电极从415F/g下降为383F/g.     

LiMn2O4/活性炭复合材料的电化学性能研究

制备了不同比例的活性炭复合LiMn2O4电极材料,研究其在1mol/L Li2SO4溶液中的电化学性能.循环伏安结果表明复合后电极材料的电容包含活性炭的双电层电容和LiMn2O4电化学反应的法拉第电容,复合后响应电流在0～0.6V范围内有所增加,且含80%活性炭时响应电流达到最大;恒流充放电结果表明含80%活性炭时的放电曲线也基本呈直线,表现出较好的电容特性,仅复合了20%的LiMn2O4,其容量却增加了25%;交流阻抗结果表明含80%活性炭的复合电极的溶液欧姆电阻仅为0.1Ω,呈现出更理想的电容行为.     

掺锰活性炭的制备及其电化学性能

分别采用催化法和物理法制得含锰氧化物的中孔活性炭(AC-Mn)和普通活性炭(AC),表征了活性炭的孔容、孔径分布、碘值和亚甲兰值等主要结构、性能指标,并对以这两种活性炭为原料制得的电极进行循环伏安、定电流充放电和交流阻抗测定.结果表明:AC-Mn的收率和碘值分别比AC降低了28.9%和12.4%,但业甲兰吸附值提高了19.8%.AC-Mn的中孔率显著提高,其中3.4nm-4.2nm的中孔增长率最大.AC-Mn电极比电容达93.8F/g.比末负载金属Mn的AC电极高近140%,显示出相对较高的能量密度和良好的准电容特性.     

NiO-改性活性炭电极电化学电容器研究

为提高普通活性炭材料的电化学性能,用Ni(NO3)2溶液浸渍法和高温热解对活性炭进行改性处理.分别采用氮气吸附法、SEM、XPS等方法分析研究改性炭材料的比表面积、孔结构、形貌和组成;用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究改性活性炭电极构成的电化学电容器性能.结果表明,由Ni(NO3)2热解产生的NiO有准电容效应,与活性炭原有的双电层电容构成了复合电容,因而改性炭的电容量有明显的提高,其质量比电容达到246.1 F/g,比原样炭的130.1 F/g提高了89.2%,表观体积比电容和面积比电容分别高达169.7 F/cm3和30.1 μF/cm2,均显著优于普通炭材料.     

聚偏二氯乙烯基炭用作高功率EDLC电极材料

在600℃～1100℃对聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂仅进行炭化处理,制备了一系列PVDC基活性炭.由TG、XRD和N_2吸附等温线(77 K)分别测定了PVDC基炭经历的热解过程与其晶型、比表面积和孔结构;采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察了它们在质量分数30%的 KOH水溶液中的电容特性.结果表明:PVDC基炭属于无定形碳,其大的比表面积(874.5m~2/g～969.2m~2/g)和丰富的微孔在固相炭化过程中形成;PVDC基炭具有适于双电层形成的优异孔径分布、高的质量比电容和面积比电容;900℃炭化的PVDC基炭具有最高的比电容值和良好的功率特性,50mA/g电流密度时的放电比电容达256.9F/g,5000mA/g电流密度时的放电比电容保持率达76.5%;提高炭化温度可提高PVDC基炭的电导率,降低电解质离子在孔内的扩散阻抗,改善双电层电容器的功率性能.     

双电层电容器用中孔活性炭电极的电化学性能

选用中孔活性炭作为双电层电容器的电极材料，实验发现，中孔活性炭电化学性能优异，比表面积利用率高达93．5％，用水蒸气活化可以增加活性炭的比表面积，随着活化时间的延长，活性炭收率降低，活化2h收率仅为26．5％,同时比表面积从原来的760m^2/g增加到1480m^2/g，且主要在2nm附近孔结构分布强度增强，比电容随活化时间的延长而增加，但增速低于比表面积的增加幅度。     

水热炭化-KOH活化制备核桃壳活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,经水热炭化-KOH活化制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究核桃壳活性炭的微观结构及表面化学性质,并利用恒流充放电、循环伏安等探讨其对应电极材料的电化学性能。研究表明,在碱碳比为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1h的条件下,核桃壳水热炭经KOH活化可制备出比表面积为1 236m2/g、总孔容为0.804cm3/g、中孔比例为38.3%的活性炭。该核桃壳活性炭用作电极材料在KOH电解液中具有优异的电化学特性,其在50mA/g电流密度下的比电容可达251F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容为205F/g,且具有良好的循环稳定性,1 000次循环后比电容保持率达92.4%,是一种比较理想的超级电容器电极材料。核桃壳活性炭优异的电化学性能与其相互贯通的层次孔结构和独特的含氧表面密切相关。     

利用核桃壳制备高比表面积活性炭电极材料的研究

以核桃壳为原料,采用KOH活化法制备活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。利用N2吸附和扫描电镜(SEM)表征活性炭的孔结构及表面形貌,系统研究碱炭比(KOH与核桃壳炭化料的质量比)对活性炭孔结构的影响,并采用恒流充放电及循环伏安等测定核桃壳活性炭电极材料在3mol/L KOH电解液中的电化学性能。结果表明,随着碱炭比的增大,活性炭的比表面积、总孔容及中孔比例先逐渐增大后稍有减小。当活化温度为800℃,活化时间为1h,碱炭比为4时,可制备出比表面积为2404m2/g,总孔容为1.344cm3/g,中孔比例为28.6%,孔径分布在0.7~3.0nm之间的高比表面积活性炭。该活性炭用作超级电容器电极材料具有良好的大电流放电特性和优异的循环性能,电流密度由50mA/g提高到5000mA/g时,其比电容由340F/g降低到288F/g,经1000次循环后,比电容保持率为93.4%。     

活性炭的孔结构与其电容特性的关系研究

采用传统工艺制备了超级电容器用高比表面积微孔炭,利于氮气吸附、循环伏安和恒流充放电研究了样品的孔结构和电容特性.结果表明,试验研制的微孔炭的比表面积达到2496m2/g,大孔径微孔含量很高,在5mA/cm2的电流密度下,活性炭的比容达到307F/g,而且具有良好的功率特性.超级电容器用活性炭的比容主要来自微孔比表面积的贡献,中孔对比容的贡献很小,其作用主要是改善功率特性.为了获得高比容和高功率密度,活性炭应该具有尽可能多的大孔径微孔和适量的小孔径中孔.     

石油焦基活性炭电极电容特性研究

用石油焦作原料,KOH为活化剂,在不同活化条件下制备系列不同比表面积的活性炭。用直流恒流循环实验考察活性炭电极的电化学性能。实验发现,石油焦基活性炭随着活性炭比表面积的增加,活性炭比电容逐渐增大;活性炭孔结构分布相同,随比表面积的增加,比电容线性增加,比表面积利用率降低。活性炭孔结构对比电容有较大的影响,30％KOH电解液可以进入活性炭中大于0.6nm的微孔,孔径越大,其比表面积利用率越高。     

Mesoporous activated carbon as electrode for electric double layer capacitor

Mesoporous activated carbon with high surface area (AC-Y-A) was prepared by carbonization followed by activation of vinylidene chloride copolymer containing yttrium acetylacetonate. Their performances as electrodes for electric double layer capacitor (EDLC) in tetraalkylammonium tetrafluoroborate (R₄NBF₄)/propylene carbonate (PC) or acetonitrile (AN) solutions were evaluated and compared with those of microporous activated carbons [AC and AC(CO₂)]. The specific EDLC capacitances of the mesoporous AC-Y-A are almost the same as those of microporous AC at low discharge current. However, at high discharge current, the specific capacitance of AC-Y-A is much higher than those of both AC and AC(CO₂) in PC and AN solutions. The capacitances decreased with increasing alkyl chain length of R₄ N⁺ ions and discharge current. These results suggest that EDLC capacitance depends on pore size of activated carbons and smooth movement of R₄ N⁺ ions in pores.     

超级电容器用中孔炭的研究

以石油焦为原料,运用化学活化法制备了超级电容器用高比表面积中孔活性炭。利用XRD、SEM和BET对实验制备的中孔炭进行了分析和表征。以实验制备的活性炭为超级电容器电极材料,利用恒流充放电测试对其电容特性进行了研究。结果表明,实验研制的活性炭的比表面积为1733m^2／g,中孔含量达到60．6％,在150mA／g的电流密度下其比容达到180F／g,而且基于实验研制的活性炭的超级电容器具有低内阻和良好的功率特性。