秸秆基碳材料在Li_2SO_4电解液中的电化学性能

以生物质秸秆为碳源,利用水热结合KOH活化法制备了多孔碳材料,对其结构与形貌进行了表征。采用三电极体系,在不同浓度的Li_2SO_4电解液中,对多孔碳电极进行循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试。结果表明,在0.5 mol·L~(-1)的Li_2SO_4电解液中,秸秆基生物质碳材料呈现出较好的电化学性能。当电流密度为0.5 A·g~(-1)时,比电容可达224 F·g~(-1);经1500次充放电测试后,比电容保持率高达94.1%,循环性能良好。     

氮掺杂微孔活性炭制备及其超级电容性能

以土豆为碳源,乙二胺为氮源,氢氧化钾为活化剂制备具有微孔结构高比表面积氮掺杂活性炭。通过N_2物理吸附、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱和元素分析研究活性炭比表面积、孔结构、形貌及元素组成,并测试其电化学性能。结果表明,当碱碳质量比为5∶1时(NC600-800-5),活性炭材料比表面积最高2 440 m~2·g~(-1)、孔容最大1.07 cm~3·g~(-1)、孔径最大0.82 nm和1.80 nm。电流密度1 A·g~(-1)时比电容可达370 F·g~(-1),经3 000次循环充放电后,比电容保持率为95.2%。     

Co3O4电极材料的制备及其电容性能研究

采用水热法,通过控制反应时间制备出不同形貌和尺寸的Co_3O_4材料。利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等方法测试了其电化学性能。结果表明,随着反应时间的延长, Co_3O_4材料的晶粒尺寸增大,形貌由不规则颗粒状变为正立方体,其比电容不断降低。在电流密度为0.2 A·g~(-1)时,反应5 h、 10 h和15 h所制备的Co_3O_4材料的比电容值分别为153.3 F·g~(-1)、 99.3F·g~(-1)和51.1 F·g~(-1)。当电流密度从0.2 A·g~(-1)增大到1.8 A·g~(-1)时,反应5 h、 10 h和15 h所制备的Co_3O_4材料的比电容值分别为96.3 F·g~(-1)、 91.3 F·g~(-1)和27.1 F·g~(-1),其比电容保持率分别为62.8%、 91.9%和53.0%。水热反应5 h所制备的Co_3O_4材料具有最好的比电容。     

过渡金属碳酸氢盐Ni(HCO_3)_2材料的合成以及超级电容器性能的研究

超级电容器(SCs)以其功率密度高、寿命长、生态友好、成本低等显著特点受到研究者的广泛关注。然而,能量密度仍然较低,限制了其进一步的应用。因此,选择具有高比电容的电极材料是提高超级电容器电化学性能的重要方法之一。采用简易的一步水热法成功地制备出过渡金属碳酸氢盐Ni(HCO_3)_2电极材料。经实验证明,该材料具有良好的电化学性能,在电流密度为1A·g~(-1)时具有较高的比电容2056F·g~(-1),且当用10A·g~(-1)的电流密度进行测试时比电容仍有1292F·g~(-1),说明Ni(HCO_3)_2材料具有良好的倍率性能。此外,在5 A·g~(-1)电流密度下循环2 000圈后仍然具有93%的比容量保持率,具有良好的循环稳定性。     

纳米片状电极材料MnMoO_4的电化学性能研究

作为一种对静电电容器和电池起桥梁作用的新型储能装置,超级电容器的出现有效地缓解了煤、石油等化石燃料对环境的污染,如果要获得性能优良的超级电容器,就必须对它的核心组成部件电极材料进行详细的研究。本文用水热法制备出一种可以作为超级电容器电极的MnMoO_4材料,电化学测试结果表明当电流密度为5 A·g~(-1)时,获得的电容为1284.12 F·g~(-1);当电流密度升高到50 A·g~(-1)时,电容值为1055.56 F·g~(-1)。通过对MnMoO_4电极充放电循环性能测试可知,MnMoO_4有良好的循环稳定性,当充放电持续3000圈后,电容仍然保留了初始值的93.80%。因此,水热法制备出的MnMoO_4是一种非常有前景的超级电容器电极材料。     

一步电沉积法制备针状镍钴双金属氧化物及电化学性能的研究

本文通过一步电沉积法在预处理的泡沫镍表面原位生长针状镍钴双金属氧化物,制备得到高负载量的正极材料NiCo_2O_4。对比文献报道,预处理的泡沫镍表面存在细小的孔道结构不仅具备模板作用,而且该模板能够提高单位面积上活性物质的负载量时,具有一定电容贡献,不用二次剔除,制备方法简单高效。经过电化学测试,活性材料NiCo_2O_4的负载量为5.24mg·cm~(-2)时,NiCo_2O_4-泡沫镍电极在1A·g~(-1)的电流密度下,获得高的质量比电容为773F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)的电流密度下,充放电测试3000圈,电容保持率为75%。显示该电极材料具有高的质量比电容和较好的循环使用寿命,该方法制备NiCo_2O_4-泡沫镍电极在超级电容器领域具有广泛的应用前景和一定的普适性。     

一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的"微孔-中孔-大孔"三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m~2·g~(-1)。将其作为电极材料,与H_2SO_4/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g~(-1)的条件下,其比容量可达125 F·g~(-1)。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g~(-1)的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g~(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g~(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g~(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g~(-1)。     

基于壳聚糖多孔碳的制备及电容性能研究

以壳聚糖为碳源和氮源,采用预碳化处理和KOH活化两步法制备了壳聚糖多孔碳材料,考察了活化剂KOH用量对电极材料形貌、结构以及电容性能的影响。结果表明:当KOH与预碳化壳聚糖质量比为0.6∶1时,制备的多孔碳材料KOH-CTS-0.6具有最优的电化学性能。KOH-CTS-0.6具有大比表面积(1 348 m~2·g~(-1)),含有丰富的N、O元素(2.9%N和7.4%O)。在电流密度为0.5 A·g~(-1)时,KOH-CTS-0.6的比电容为235.2 F·g~(-1),显示出优秀的倍率能力;在电流密度为10 A·g~(-1)的大电流时,其比电容依然高达178.6 F·g~(-1)。此外,该材料还具有良好的循环稳定性,500次循环后比电容保持率为94%。     

废旧锂电池负极石墨粉制备石墨烯及其电化学研究

以废旧手机锂电池为前驱体,回收负极石墨粉,并以其原料采用氧化还原法制备了石墨烯。通过FT-IR、XRD对其进行了表征和利用交流阻抗、恒电流充放电等电化学测试方法对其电化学性能进行了测试。结果表明:该石墨烯表现出与文献相近的电化学性能,在电流密度0.5A·g~(-1)下,石墨烯电极材料比电容量为113.2F·g~(-1),经1000次循环后比电容可保持93.2%。     

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。     

超级电容器电极材料MnO_2的合成及性能研究

以MnSO_4和KMnO_4为原料,采用密闭微波消解的方法合成了MnO_2材料,并研究了其超级电容性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及充放电测试等手段对材料的形貌、结构和性能进行了表征。测试结果表明,密闭微波消解法合成的MnO_2材料的比电容为233.1F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)的测试电流条件下循环100次后比容量保持率为84.8%,说明材料具有较好的超电容性能。     

NiCo_2S_4/石墨纸的制备及其在超级电容器中的应用

采用一步溶剂热合成法在石墨纸上制备了镍钴硫化物。利用X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的材料进行了表征。采用循环伏安和恒电流充放电法对其电化学性能进行了测试。在1 mA cm~(-2)的电流密度下,测得的质量比电容为1347F g~(-1)。在电流密度为10 mA·cm~(-2)下,经过3000圈的循环稳定性测试后,比电容保持了原来的74%。将制备的材料作为正极,活性炭作为负极,组装了非对称超级电容器,其能量密度和功率密度为21 Wh kg~(-1)和3.58 kW kg~(-1)。     

用过期切片面包制备环保超级电容器活性炭电极材料

考虑到世界上每天产生大量的过期面包等过期食品,以过期切片面包为原材料,经碳化、1 mol·L~(-1)KOH活化并用稀盐酸中和及去离子水和乙醇洗涤后,制备了过期切片面包活性炭(EBAC)。对过期切片面包活性炭的表面形貌、物相结构、表面官能团、比表面积和孔径分布分别通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮气吸脱附(BET)进行了表征。在以3 mol·L~(-1)KOH为电解液的三电极体系中,进行了活性炭电极材料的电化学性能测试。充放电曲线显示,在0.5 A·g-1电流密度下,电极材料比电容达到352 F·g~(-1);在5 A·g~(-1)的电流密度下循环1000次后,比电容保持在99.87%,展示出良好的循环稳定性。交流阻抗测试得到的Nyquist图和Bode图则近一步说明了过期切片面包活性炭具有良好的超级电容器性能。     

煤基炭纳米纤维作为锂离子电池负极的研究

以强混酸处理的新疆黑山煤为部分碳源,通过静电纺丝法成功制备了具有丰富含氧官能团的柔性炭纤维(CCNFs)。将该材料作为锂离子电池的自支撑负极,煤的加入量为0.5 g的炭纤维样品0.5-CCNFs展现出优异的循环稳定性,电池在电流密度为0.5 A·g~(-1)下,循环1 000圈后,比容量高达524.1 mAh·g~(-1)。在较大的电流密度(1 A·g~(-1))下,其首次比容量为719.1 m Ah·g~(-1),充放电循环1 000圈后,其比容量仍高达331.8 mAh·g~(-1)。     

MnO2/rGO复合材料的制备及电化学性能研究

采用一步水热法制备具有海胆状纳米/微米结构的MnO_2和MnO_2/rGO复合电极材料。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征分析其微观形貌,X射线衍射(XRD)对其成分进行分析,结果表明:rGO,MnO_2成功复合在一起。rGO包覆在海胆型MnO_2表面,有效增大了MnO_2导电率。MnO_2∶rGO=1∶1的复合材料在电流密度为0.5 A·g~(-1)时比电容可达200.13 F·g~(-1)。经过5000次循环充放电后,其比电容保持率为92%。     

碳酸钙模板法煤沥青基多孔碳材料的制备及其电容性能研究

采用硬脂酸处理的纳米碳酸钙作为模板,廉价易得的煤沥青为原料,热解活化制备煤沥青基多孔碳材料。通过调节纳米碳酸钙和煤沥青的质量比,实现了对煤沥青基多孔炭材料孔结构的调控。利用XRD、Raman、碘吸附值、SEM和电化学测试对多孔碳材料的形貌、结构和电化学性能进行了表征与测试。结果表明,制得的多孔碳材料表面具有丰富的孔结构,同时具有优异的电化学性能。当纳米碳酸钙与中温煤沥青粉末质量比为1∶0.5时,所制得的多孔碳材料CP-3的比电容最大,表现出优异的双电层电容行为,在0.1A·g~(-1)的电流密度下的比电容为174.6F·g~(-1),在10A·g~(-1)的电流密度下的比电容为114.1F·g~(-1)。以上研究结果表明,以硬脂酸处理的纳米碳酸钙为模板,煤沥青为原料可以制得电化学性能优异的多孔碳材料。     

褐煤-玉米芯基活性炭在双电层电容器中的应用北大核心

以褐煤和玉米芯为原料,采用炭化活化法制备了不同原料质量比下的活性炭,对比分析了活性炭比表面积、孔径分布、表面官能团及电化学性能。结果表明,在褐煤与玉米芯原料质量比为3∶1时制得的活性炭性能最佳,比表面积可达1952.9 m^(2)·g^(-1),中孔率为10.1%。将其作为电极材料应用于双电层电容器,以3 mol·L^(-1)的KOH为电解液,在50 mA·g^(-1)电流密度下比电容可达347 F·g^(-1),电流密度达到2 A·g^(-1)时比电容仍保持在260 F·g^(-1)。在1 A·g^(-1)电流密度下循环1000次比电容保持率80.7%,呈现出良好的倍率性与循环稳定性。     

豆腐为原料的多孔炭的制备及其储锂性能研究

以富含蛋白质的豆腐为原料,经冷冻干燥和炭化过程制备出多孔炭材料,利用SEM、FTIR、XPS、Raman以及XRD等分析手段研究了所得炭材料的物理化学性能。将其作为锂离子电池负极材料使用时,在50 mA·g~(-1)的电流密度下,首次恒流充电容量可达817.6 m A·h·g~(-1),循环10次可维持351.9 m A·h·g~(-1)的可逆比容量,当电流密度上升至2 A·g~(-1)时,仍可维持76.5 mA·h·g~(-1)的可逆比容量,表明多孔炭材料具有良好的电化学性能。     

Sb_2S_3纳米棒的制备及其储锂性能测试

采用L-半胱氨酸盐酸盐(L-Cys·HCl)辅助乙醇热成功制备Sb_2S_3纳米棒,并采用XRD、SEM、循环伏安法和恒电流充放电技术对其进行了物理及电化学性能表征。结果表明:所制备得到的Sb_2S_3材料表现出良好的电化学储锂性能,在100 m A·g~(-1)电流密度下,首次可逆比容量为823 m Ah·g~(-1),30次循环后,保持在622 m Ah·g~(-1),容量保持率为76%;当电流密度提高到500 m A·g~(-1)时,可逆比容量也在400 m Ah·g~(-1)以上。