聚苯胺混杂型电化学电容器研究

采用聚苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺活性炭复合物。研究了活性炭与苯胺在不同配比下制得的复合物的比容量,结果表明:当活性炭占复合材料的质量比为14.9%时,复合物的比容量为191.8F/g,比相同条件下制得聚苯胺的比容量提高了56%。以该复合物为电化学电容器的正极材料,以改性活性炭为其负极材料,电解液为6mol/L的氢氧化钠水溶液,组装了原型电化学电容器。该电容器的比能量可达8.7Wh/kg,比功率可达878W/kg。     

有机电解液MnO_2/AC混合电容器的研究

固相合成法制备了MnO2电极材料,以其为正极,活性炭(AC)电极为负极,组装了有机电解液MnO2/AC混合电容器。测试结果表明,在1 mol/L的有机电解液LiPF6/(DMC+EC)中,混合电容器的工作电压可达2.5 V,在不同的电流密度下,比容量为43.64～53.17 F/g,漏电流为0.08×10–3 A/cm2,经1 000次恒流充放电循环后,比容量衰减幅度约为8%。     

有机电解液聚苯胺-炭混合电容器性能研究

采用化学氧化法合成盐酸掺杂聚苯胺,经NaOH溶液去掺杂后制得本征态聚苯胺(PANI)。以PANI为正极材料,活性炭为负极材料,使用1 mol/L LiPF6/(DMC+EC)有机电解液组装了混合电容器。通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电、循环寿命及漏电流等手段,对混合电容器的电化学性能进行了测试。结果表明,充电截止电压在1.5 V时,电容器比容量最高可达36.0 F/g,1 100次充放电循环后比容量保持在初始容量的94.2%。     

添加Li+的硫酸铵电解液超级电容器的研究

在电解液(NH4)2SO4中加入Li 添加剂,用以提高二氧化锰/活性炭混合超级电容器以及活性炭电容器的容量.测试结果表明,当在2 mol/L 的(NH4)2SO4溶液中添加0.37 mol/L的Li2CO3时,比容量提高幅度最大.添加剂在混合超级电容器中起的作用比在单纯活性炭超级电容器中大.对于混合超级电容器,加入Li 添加剂后比容量提高了77 %,且2 000次循环后比容量为30 F/g,仅衰减了2.9 %.     

5V型活性炭基超电容器的研制

详细探讨了活性炭基超电容器的电化学特性。直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示了采用二次刻蚀方法制备的活性炭材料具有良好的容量性能和功率特性,活性物质的比容量为173.2 F/g,在大功率充放电条件下以活性物质为电极的电容器的比能量大于5.0 Wh / kg。采用新型工艺开发的 5 V小型电容器电容量达到3 F以上且电容器电阻低于120 mΩ,具有良好的电化学特性。     

添加Li+的硫酸铵电解液超级电容器的研究

在电解液(NH4)2SO4中加入Li+添加剂,用以提高二氧化锰/活性炭混合超级电容器以及活性炭电容器的容量.测试结果表明,当在2 mol/L 的(NH4)2SO4溶液中添加0.37 mol/L的Li2CO3时,比容量提高幅度最大.添加剂在混合超级电容器中起的作用比在单纯活性炭超级电容器中大.对于混合超级电容器,加入Li+添加剂后比容量提高了77 %,且2 000次循环后比容量为30 F/g,仅衰减了2.9 %.     

碳纳米管–聚吡咯复合材料在超电容器中的应用

在碳纳米管(CNT)基体上用化学聚合或电化学聚合方法沉积聚吡咯(PPy)制得复合材料。再以此类复合材料为活性物质制作电极,组装成原型超电容器。并对其进行了循环伏安、恒电流充放电等电化学测试。用此类复合材料制成的原型超电容器的比容量(23.6 F/g)与纯碳纳米管(2.3 F/g)或纯聚吡咯(3.9 F/g)制成的原型电容器比较,发现复合电极电容器比容量的提高不是简单的加和效应,而是协同效应所致。     

碳纳米管–聚吡咯复合材料在超电容器中的应用

在碳纳米管(CNT)基体上用化学聚合或电化学聚合方法沉积聚吡咯(PPy)制得复合材料。再以此类复合材料为活性物质制作电极,组装成原型超电容器。并对其进行了循环伏安、恒电流充放电等电化学测试。用此类复合材料制成的原型超电容器的比容量(23.6 F/g)与纯碳纳米管(2.3 F/g)或纯聚吡咯(3.9 F/g)制成的原型电容器比较,发现复合电极电容器比容量的提高不是简单的加和效应,而是协同效应所致。     

有机双电层电容器用活性炭电极的修饰

利用石墨、炭黑、碳纳米管三种导电碳材料,对高比表面积活性炭进行掺杂修饰,制备有机电解液双电层电容器用薄膜电极。经电化学测试发现,在 1 mol/L 的 LiPF6/EC-DEC(体积比 1∶1)溶液中,经不同导电材料修饰后的活性炭电极,其单电极比容量和大电流充放电性能均有较大改善。其中,掺杂 10%(质量分数)碳纳米管的活性炭电极,在 330 mA/g 电流密度下的单电极比容量可达 81 F/g,比未掺杂活性炭电极 60 F/g 的比容量提高了 35%;电流密度从 60 mA/g 增至 330 mA/g,该电极的容量保持率为 79.4%。     

室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中的应用

将碳纳米管制成薄膜电极,以二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSI)-1,3-氮氧杂环戊-2-酮(OZO)室温熔盐为电解液,装配成模拟电容器。测试结果表明,比电容为20.5F/g,工作电压可达2.0V以上,循环充放电500次后容量损失小于5%。室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中表现出良好的电化学兼容性,具有良好的热稳定性,是超级电容器非常有前景的新型电解液。     

双电层电容器高比表面积活性炭的研究

以石油焦为原料,KOH和NaOH为活化剂制取双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。考察了活化剂的种类及其与石油焦配比对活性炭比电容的影响,并对KOH和NaOH的混和物在活化过程中金属K和Na的协同作用进行了初步探讨。研究结果表明控制适宜的活化工艺条件可制得比电容高达52.60 F/g的高比表面积活性炭,用它组装成的双电层电容器具有良好的充放电性能。     

超电容器活性炭/炭黑复合电极电容特性研究

为制备实用化的超电容器,对活性炭材料进行了表征,详细描述了活性炭/炭黑复合电极的制备工艺。通过循环伏安法和恒电流充电法,对活性炭/炭黑复合电极在水系电解液中的电容行为进行了研究。结果表明:活性炭的BET比表面积达1 654 m2/g,具有合理的孔径分布,主要在2 nm附近。添加高比表面积、高导电性纳米级炭黑制备的活性炭/炭黑复合电极具有优良的电容行为和较好的功率特性,复合电极的比容量达到102.4 F/g。此外还对孔径分布与电容的关系进行了阐述。     

活性炭前处理对双电层电容器性能的影响

制备了沥青焦基活性炭双电层电容器用电极材料,将其分别经水洗、酸洗以及超音速气流粉碎处理。在1 mol/L(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯电解液体系中进行电化学测试,对比评价了各活性炭前处理方法对电容器电化学性能的影响。结果表明,酸洗后活性炭电极比电容提高7%达到163 F/g,高功率放电性能明显改善,当电流密度由70 mA/g增加到1 A/g时,其电极比电容保持率为88%;活性炭进行超细粉碎后不利于电化学性能的提高。     

热处理对纳米α-MnO_2电容特性的影响

采用化学沉淀法制备出超级电容器用纳米MnO2电极材料,研究了热处理工艺对MnO2电容性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100 nm;热处理温度和时间对MnO2的电容性能有着重要影响。将在300℃热处理3 h的MnO2与活性炭电极组成非对称超级电容器,循环充放电500次,容量仅衰减2.24%;在电流密度为500 mA/g时,比电容量达302.52 F/g。     

掺CeO_2纳米MnO_2非对称超级电容器的研究

采用化学共沉淀法制备出超级电容器用掺CeO2的MnO2电极材料,通过XRD、SEM对样品进行了表征,研究了掺杂量对MnO2电极稳定性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100nm;在6mol/L的KOH电解液中,该掺杂MnO2电极材料具有优良的电容行为和循环稳定性能。当掺CeO2量为10%(与MnO2的质量比)时,在电流密度为250mA/g时,比电容量达257.68F/g;循环500次,容量仅衰减1.18%。     

纳米MnO_2的水热合成及其在LiPF_6中的电容行为

以硫酸锰和次氯酸钾为主要原料,在酸性条件下水热合成了MnO2纳米丝球。通过XRD和SEM分析了MnO2的晶体结构和表面形态。应用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法研究了该MnO2电极在1mol/LLiPF6(DMC+EC)有机电解液中,0～2.5V的电位的电容行为。结果表明:样品为α-MnO2,丝球平均直径约20μm,单丝直径约80nm,长度在3～5μm。该MnO2电极具有良好的电容性能,180mA/g电流密度下初始比容量达129.3F/g,相应能量密度为45.7Wh/kg。     

Fabrication of Hybrid Supercapacitor by MoCl5 Precursor-Assisted Carbonization with Ultrafast Laser for Improved Capacitance Performance

Hybrid supercapacitors use electric double-layer capacitance and Faradaic pseudocapacitance as energy storage mechanisms. This type of supercapacitor is becoming a prime candidate for next-generation energy storage devices, with advantages in terms of energy density, specific capacitance, and life cycle. However, reducing the electrode area and increasing the specific capacitance of hybrid supercapacitors remain challenging. In this study, a MoCl₅ Precursor-assisted Ultrafast Laser Carbonization (MPAULC) method to fabricate symmetric hybrid supercapacitors with improved capacitance and reduced size is proposed. The method uses an ultrafast laser to induce the formation of carbon/MoO₃ composite with the assistance of the MoCl5 precursor. This ultrafast laser carbonization method exhibited high processing precision. The role of the precursor in laser processing is studied using time-resolved imaging and temperature calculations. The specific area capacitance of the C/MoO₃ hybrid supercapacitor is 11.85 mF cm⁻², 9.2 times higher than that of the laser-induced carbon supercapacitor without precursor. The MPAULC method provides a reliable pathway for fabricating miniaturized hybrid supercapacitors with carbon/metal oxide composite electrodes on polymer substrates.