生物质基柔性超级电容器研究进展

随着可穿戴设备的发展及公众环保意识的提升,开发高性能兼绿色经济型的柔性电化学储能器件已成为研究热点。以生物质为前驱体制备性能优异的储能材料,可以显著降低生产成本,实现碳资源的可持续利用,具有极大的发展潜力和实际应用价值。该文根据生物质基柔性超级电容器的组成及构型,依次阐明了柔性超级电容器的电极材料、柔性隔膜和各种组装方式,介绍了柔性超级电容器的电极材料,分析了木基、纤维素凝胶基、纸基以及生物质废料电极材料的特点和优势,阐述了生物质基柔性隔膜研究现状,包括纤维素纸隔膜和生物隔膜;此外,以整体性能和应用领域为依据,介绍了3种不同的柔性超级电容器构型：叠层型（三明治型）、叉指型（微型叉指化）、纤维型（线型）,并对比了不同组装方式的柔性超级电容器在性能上的差异;最后分析了生物质材料用于柔性超级电容器面临的挑战,对柔性器件未来发展方向进行了展望。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

生物质基介孔碳材料制备的研究进展

分别介绍了近年来采用硬模板法、软模板法、溶胶-凝胶法和水热法等主要方法制备生物质基介孔碳材料及其在吸附、催化、药物控释和超级电容器等领域应用的研究进展。最后对生物质基介孔碳材料今后开展进一步研究的方向进行了展望。     

生物质基活性炭在储能器件中的应用进展

环境灾害、能源匮乏和不断涌现的生活新需求(如可弯曲便携式电子设备、混合动力汽车等),需要不断探索新材料以提升超级电容器的性能。活性炭以其可控的多孔结构、化学稳定性、高导电性而成为超级电容器电极主导材料。此背景下，从生物质中生产低成本的活性炭至关重要，生物质碳具备来源丰富、绿色再生、独特生物结构与较高离子迁移率等特性，还有助于减少对化石燃料的依赖，是目前各国科研人员的探究热点。本文从生物质碳资源方面着手，阐述了生物质的各种来源、生物炭合成方法，综述了生物质及其衍生生物炭在超级电容器和锂离子电池方面的应用研究。     

生物质基多孔碳在超级电容器中的应用进展

介绍了近期国内外生物质多孔碳的最新研究进展,并对以生物质作为前躯体制备多孔碳材料的制备方法、孔结构的控制以及微观形貌的调控等进行了综述,并对其在超级电容器中的应用情况进行了总结和展望。     

石墨烯基材料在超级电容器中的研究进展

超级电容器作为一种新型的储能器件,具有广泛的应用前景。石墨烯基材料表现出优异的电化学性能,在超级电容器电极材料方面具有潜在的应用价值。文章简单对石墨烯/碳,石墨烯/金属氧化物,石墨烯/导电聚合物等三类石墨烯基超级电容器电极材料进行简单论述。     

聚酰亚胺超级电容器电极材料研究进展

简述了超级电容器的应用优势及其电极材料的发展与特性,回顾了近几年聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的最新研究进展,介绍了聚酰亚胺基多孔碳、碳纳米片、碳气凝胶以及碳纳米纤维等材料作为电极活性材料的研究现状,并分析了各自应用的优缺点及改进的方法。最后讨论了未来推进聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的进一步发展应注重的研究方向,指出包括聚酰亚胺碳气凝胶、多孔碳纤维及自支撑膜电极以下几方面仍需研究。     

杂原子掺杂三维碳基材料在超级电容器中的研究进展

具有低维度结构的碳材料往往因为自身的不稳定性难以实际应用,与之相比,三维(3D)碳基材料由于自身超高的比表面积、互连的多孔网络通道、独特的孔隙、优良的机械稳定性等特性正在成为有前途的超级电容器电极材料。然而,对于电化学电容器来说碳材料本身的比容量低,杂原子掺杂技术的提出与实践提高了碳基材料的上限。本文主要论述了近些年科研人员将N、S、P等杂原子掺入三维碳基材料应用于超级电容器领域的最新研究进展。     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

用于超电容储能的生物质碳材料的电化学性能

以生物质废弃物柚子皮、爆米花、夏威夷果壳为碳源,采用生物质高温碳化技术,在氮气保护下高温碳化处理得到PP、POP、MS三种本质生物质碳材料,利用XRD、SEM、BET等手段对其进行表征,并利用三电极超级电容器体系,在不同的水系电解液中测试超级电容器的电化学性能。当电解液为6 mol/L KOH溶液,电流密度为0.5 A/g时,MS的比电容为58.25 F/g,表现了良好的超级电容器性能。     

超级电容器电极材料研究进展

作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型环境友好型储能体系,超级电容器具有许多其它储能器件无法比拟的优异特性,可为化石能源枯竭和环境恶化等问题提供绿色解决方案。在介绍超级电容器工作原理、应用前景、发展状况及特点的基础上,概述了超级电容器电极材料,特别是碳基电极材料的研究进展。     

超级电容器用碳基电极材料的研究进展

随着人们对能源和环境可持续发展的要求不断提高,开发以超级电容器为代表的高性能、低成本、无污染的新型绿色储能装置受到人们广泛关注。碳基材料以其特有的优势成为超级电容器电极材料研究的重点,主要介绍了以活性炭、碳纳米管、石墨烯、杂原子掺杂碳材料为代表的碳基电极材料应用于超级电容器的情况,并对其前景进行了展望。     

酚醛基活性碳球电极材料的研究与发展

综述了酚醛基碳球作为电极材料的最新研究进展,包括活性碳球的特点,活性碳球的分类。主要介绍了酚醛基碳球作为电极材料在超级电容器和电池中的应用及电化学性能。阐述了酚醛基碳球作为一种碳材料在电极领域中具有很广泛的应用前景。     

MOFs基材料在超级电容器中的应用

金属有机骨架材料（MOFs）多样的组成与结构、高的比表面积和丰富的孔结构等优势,使其逐渐成为高性能电化学储能与转换电极材料研究的热点之一。本文主要介绍了MOFs在超级电容器中的应用研究,阐述了MOFs自身及其复合材料和衍生物（多孔碳、金属硫化物及氧化物）在超级电容器材料应用领域的研究进展,讨论了MOFs基超级电容器的结构特征及其在电化学储能领域中展现出特殊的性质和新颖的功能,提出了MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用,最后对MOFs基超级电容器自身结构稳定性差、导电率偏低及其实际应用受限进行了分析。     

静电纺丝技术在超级电容器电极材料中的进展

静电纺丝技术制备的纳米纤维膜具有巨大的比表面积、孔隙结构可调等特点,在超级电容器电极领域有诱人的应用前景。概述了静电纺丝的原理、影响因素,并系统介绍了静电纺丝制备的碳基、金属氧化物基、导电聚合物基电极材料的发展现状及研究进展,并展望了静电纺丝技术在超级电容器领域的发展趋势。     

源于柚皮的生物质碳材料在超级电容器中的应用

目前以生物质材料为原料合成结构和性能可控的高性能多孔材料作为超级电容器的工作电极是该领域的重要研究课题之一,而采用农林废弃物、果皮等生物质材料来制备多孔活性炭,是一种成本低、来源广、能有效利用废弃资源的途径。本论文选用柚子皮为碳源,将预处理后的柚子皮在氮气氛围下通过高温碳化制得柚子皮碳材料,通过扫描电镜对材料进行了表征,并以该材料作为超级电容器工作电极,对超级电容器的循环伏安曲线(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(IMP)等进行了测试,结果表明以柚子皮碳材料作为超级电容器的工作电极具有很好的电化学性能和较高的稳定性。     

锰基氧化物与碳复合材料超级电容器研究进展

超级电容器作为一种环保的新型储能装置,具有超高的功率密度,循环寿命长、工作温度区间大、经济环保等优势。MnO_2作为常见的过渡金属氧化物,具有超高的理论电容、化学稳定性强、成本低、经济环保等特点,经常用作非对称超级电容的电极极材料。将MnO_2与导电性能好的碳基材料组成,可以构建比容量大和循环稳定性强的复合材料。综述了近年来MnO_2-碳复合材料在超级电容器中的研究发展,总结了MnO_2-碳基超级电容器面临的挑战和未来发展趋势。     

生物质衍生碳材料在超级电容器中的应用

能源和环境问题是人类可持续发展的关键问题,超级电容器作为一种新型的储能设备备受关注。碳材料作为超级电容器的电极材料,因具有良好的导电性、较大的比表面积及高稳定性被广泛应用。其中,以生物质作为前驱体制备所得的碳材料具有具有成本较低、来源广泛、形式多样等特点,同时此类材料表面常含有大量杂原子基团,大大提升了其相应的电容性能,因此受到了人们的广泛关注。本文介绍了部分以生物质为前驱体制备碳材料及其电容性能研究的工作。     

超级电容器用生物质衍生多孔炭材料研究进展

能源消费增加促使绿色能源开发成为趋势,同时推动能源存储系统快速发展,超级电容器以高功率密度和长循环寿命的优势得到广泛关注,其中电容炭材料逐渐成为研究热点。用来源广泛、有可再生性、价格低廉、绿色环保的生物质制备超级电容器用多孔炭材料,在开发绿色能源的同时解决了能源存储问题。多孔炭材料结构调控与性能完善是提高超级电容器性能的重要途径之一。综述了生物质衍生多孔炭材料及其在超级电容器领域的应用,按原料来源(植物、动物和微生物)及材料维度(0D、1D、2D和3D)的分类体系,多孔炭材料制备方法及技术现状。将多孔炭的制备分为炭化和活化,简述了炭化与活化机理、活化方式选择和常见活化剂特性,但生物质衍生多孔炭材料制备过程中影响因素多,且性能不及传统煤基碳材料,需进行多方面设计优化,包括选择生物质前驱体、合理使用炭化技术、调控活化过程各影响因素和选择改性过程中掺杂物等。基于在超级电容器领域的应用需求,重点探讨生物质多孔炭材料优化方式,包括孔结构调控、表面元素掺杂及与石墨烯复合形成新型炭材料等。梳理多孔炭材料用于超级电容器中时的难题与重点,通过寻找多孔炭材料在高比表面积、均匀孔隙分布和高导电性3方面的最优...     

石墨烯基复合电极在非对称超级电容器中的研究进展

非对称超级电容器(ASCs)因电化学性能更为优异而成为近几年来的研究热点,石墨烯作为一种新颖的二维碳材料,具有比表面积大、导电性高、力学性能好和化学稳定性优异等优点,是非对称超级电容器复合电极的一类理想载体材料。本文综述了近几年来石墨烯基复合电极在非对称超级电容器中的应用状况,认为比表面积更大、导电性更好的石墨烯将会促进石墨烯基复合电极在超级电容器中的应用与发展,也会提高石墨烯基非对称超级电容器的性能。指出将金属氧化物、导电聚合物、金属氢氧化物以及金属硫化物纳米化,使之兼具大的有效面积、丰富的氧化还原活性位点等特点,从而提高复合材料的比电容,是石墨烯基复合电极的研究重点。