基于静电纺丝碳纳米纤维的超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有比电池更高的功率密度、更快的充电/放电速率、更好的安全性和更长的循环寿命等优异特性得到了广泛关注.决定超级电容器性能的核心因素之一是其电极材料性能.静电纺丝技术是一种简单有效制备纳米纤维的方法,所制备的纳米纤维具有大的比表面积、良好的导电性和优异的柔韧性.因此,静电纺丝纳米纤维被广泛应用于超级电容器的电极...     

静电纺柔性超级电容器电极材料的研究进展

柔性超级电容器具有充放电速度快、功率密度高和能量密度高等优点,已成为智能可穿戴设备的理想供能器件。其中,优异的电化学性能和良好的柔韧性是供能器件追求的关键性能指标,而电极材料是其中的核心部分。电极材料的制备方法有沉积法、纺丝法、喷涂法、涂覆法和3D打印等,其中,纺丝法中的静电纺丝技术工艺简单、纤维形貌可控性强,且制备的纤维比表面积大、孔隙率高、柔性好,经过碳化处理后,不需要粘结剂就可直接作为超级电容器的电极材料。本文综述了近年来常规和新型静电纺柔性电极材料在超级电容器领域应用的最新研究进展,并对其进行了分类,对比了不同种类电极材料的制备方法和后处理工艺。据文献资料报道,基于静电纺纳米纤维膜碳化处理后的电极材料具有大的比表面积和含碳率,通过后处理优化材料的孔结构或者在表面负载金属氧化物,都可以很好地提升其电化学性能,实现其使用效能。除了前驱体原料外,纳米纤维的形貌、预氧化和碳化温度、升温速率,以及通过活化等后处理形成的孔结构等因素都会对电极材料的柔性产生极大影响。本文通过对电极材料的分类、对新材料的介绍,为研究人员开发和使用新材料提供一个方向。此外,本文对提升电极材料电化学性能的诸多方法...     

碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起了广泛的关注。通过介绍碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展，评述了碳纳米管、活化碳纳米管、碳纳米管／金属氧化物复合物以及碳纳米管／导电聚合物复合物用做超级电容器电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面积小，比容量偏低。化学活化可以显著提高碳纳米管的比表面积，增大其比电容。将碳纳米管与准电容材料金属氧化物或导电聚合物复合。可以发挥各自的优势，从而得到低成本、高性能的复合电极材料，将是今后发展的一个方向。     

石墨烯在超级电容器中的研究进展

石墨烯因其优异的物理、化学性能,自发现以来一直是研究的热点。介绍了石墨烯作为超级电容器电极材料的优势,简单阐述了超级电容器的分类和机理,重点分析了特殊结构石墨烯单质材料、石墨烯复合材料作为超级电容器电极材料的研究进展。     

超级电容器用活性炭的制备与电化学表征

以煤焦油沥青为前驱体,采用化学活化法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500～700℃,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038cm3/g,比表面积为1959m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210F/g,等效内阻为0.9Ω/cm2,10mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.     

超声波振动在静电纺丝技术中的应用

使用自行设计的振动静电纺丝设备分别对聚丙烯腈（PAN）和聚氧乙烯（PEO）进行了振动纺丝实验，实验结果表明，使用具有振动力场作用的静电纺丝设备，对于普通静电纺丝可以纺的溶液，纺出的纤维直径明显降低；对于粘度过高普通静电纺不能纺丝的聚合物溶液，可以进行纺丝。     

石墨烯在超级电容器中的应用研究进展

石墨烯因具有独特的二维晶体结构而具备优异的电学、光学、力学、热学等性能,成为全世界科研工作者研究的热点。介绍了超级电容器储能原理,对石墨烯在超级电容器中的应用和其复合电极材料的发展进行了综述和展望。     

石墨烯制备及其在超级电容器中的应用研究

石墨烯独特的结构使其具有优异的电、光、热、强度等物理性质,是"后硅时代"的新潜力材料,因具有巨大的应用前景而成为研究的热点。首先对近10多年来国内外石墨烯的研究现状进行了简要分析,然后详细介绍了石墨烯的主要制备方法、原理、各自的特征及其应用前景,重点综述了石墨烯在超级电容器电极材料中的应用研究,最后就目前石墨烯及其在超级电容器中的应用研究的关键问题提出了个人看法和一些建议。     

导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的应用及研究进展

超级电容器用导电聚苯胺电极材料具有高比容量、化学稳定性好、价格低廉等优点,目前已成为超级电容器研究的一个新方向.简述了导电聚苯胺的制备与储能机理,从纯聚苯胺电极材料、¨离子掺杂聚苯胺电极材料、C/聚苯胺复合电极材料、聚苯胺混杂型电容器以及聚苯胺全固态超级电容器5个方面详细论述了导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的具体应用,并对聚苯胺今后的发展方向给予了评论.     

Co-MOFs材料在超级电容器方面的应用进展

本文阐述了近年来钴金属有机骨架(Co-MOFs)材料在超级电容器电极材料方面的研究进展,并对Co-MOFs材料和Co-MOFs衍生的氧化钴、钴氢氧化物、碳材料以及复合材料等用作超级电容器电极材料进行了分类总结,旨在为广大研究者提供相关方面的报道.     

导电金属有机骨架材料在超级电容器中的应用

随着电子技术的持续发展,对供电设备的要求也相应提高。超级电容器(SCs)具有较高的能量密度和优异的功率输出性能,是新一代小型化、智能化、可穿戴电子设备的理想供电装置。开发能够快速充放电、性能稳定的SCs产品是储能领域的研究重点。电极材料作为SCs最重要的组成部分,是进一步提升其性能的关键。导电金属有机骨架(MOFs)作为新型SCs电极材料,具有规整的孔道结构、大比表面积、多种形貌及维度、可调控的导电性能等优异性质,展现出巨大的潜力并引起了广泛关注。本文结合SCs的储能机理,介绍了导电MOFs的结构、制备及导电机制,进一步阐述了其作为SCs电极材料的设计策略,重点综述了其在SCs领域的研究进展,并展望了其应用前景与发展方向。     

三维石墨烯的制备及其在超级电容器中的应用

目的 三维石墨烯在实际应用中所呈现的性能与其理论模拟结果相差甚远,目前尚无系统的原因分析和改进方法总结,回顾三维石墨烯的发展历程及近几年国内外研究进展是必要的,为三维石墨烯在工业设计和生产制备超级电容器电极活性材料中的应用提供参考.方法 综述三维石墨烯的制备方法,阐述其在超级电容器中应用的研究,针对三维结构塌陷问题的解决办法、杂原子掺杂提高材料整体比电容及石墨烯基电容器的理论模拟等方面进行总结.结果 三维石墨烯的制备方法主要有自组装法和模板法,自组装法还原度普遍较低,电容值一般为100～300 F/g;模板法制备的石墨烯比表面积可达500 m2/g以上;多元素掺杂体系在高电流密度下的电容保持率普遍不足80％;关于分级多孔结构的理论模拟研究不足.结论 制备分级多孔结构的三维石墨烯、多元素掺杂体系理论研究、非对称超级电容器的研究及应用将受到学者的关注.     

氮掺杂碗状空心碳微球的制备及其 在超级电容器中的应用

针对碳电极材料存在比电容小、能量密度低的问题,采用异质成核合成路径制备了新型的碗状空心碳微球,进一步以尿素为氮源,通过水热法制备了高性能氮掺杂碗状空心碳微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、傅立叶红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对碗状空心碳微球和氮掺杂碗状空心碳微球的形貌及结构进行表征,并分析了氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能。实验结果表明:氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能有显著的改善,在1 A/g的电流密度下,氮掺杂碗状空心碳微球的比电容(235.5 F/g)远高于碗状空心碳微球的比电容(121.0 F/g),此外,氮掺杂碗状空心碳微球在3 A/g的电流密度下循环5 000次后,其比电容保持率为78.3%。     

花状结构三氧化二锑的制备及其在超级电容器 中的应用

通过溶液法制备了花状结构的Sb_2O_3(简称FL-Sb_2O_3)赝电容正极材料,研究了水浴温度对合成结果的影响,用水热法和煅烧法对材料进行了进一步处理。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电化学工作站等,对部分Sb_2O_3的形貌结构和性能进行了研究和测试。研究结果表明:水浴温度对材料形貌的形成有较大影响,其中水浴温度为30 ℃时得到的FL-Sb_2O_3形貌结构最佳,它拥有较高的比容量和电导率。在0.5 A/g的电流密度下,该材料的比容量达到580 F/g,且在5 A/g的电流密度下比容量为383 F/g,表明材料的倍率性能良好。在2 A/g的电流密度下经过2000次循环后,该材料的容量保持率为91.6%。。     

酒糟纤维素碳气凝胶的制备及在超级电容器中的 应用

电极材料是决定超级电容器性能的主要因素,因此,合成具备特定形貌、组成以及性能优异的电极材料是构建高性能超级电容器的关键。从酒糟中提取植物纤维素,再通过冷冻干燥和热碳化处理,制备具有乱层石墨结构的纤维素碳气凝胶功能材料,并将其应用于超级电容器。研究结果表明,最优碳化温度700 ℃下制备的纤维素碳气凝胶作为电极材料,在浓度为6 mol/L的 KOH溶液和1 A/g的电流密度下,其比电容为183.5 F/g;而且该电极材料在20 A/g高电流密度下,仍保持90.0 F/g的比电容,展现出优异的倍率性能。交流阻抗拟合结果表明,CA-700组装的超级电容器界面传质电阻和扩散电阻分别为0.2829 Ω和5.7210 Ω;CA-700展现出较低的传质、扩散阻力和优异的电化学储能特性。     

Electrospinning and Imaging

Polymer processing via electrospinning is a cost effective and scalable method for preparing nanofibers with industrial, electrical, and biomedical applications, particularly tissue engineering and drug delivery. Characterization methods for these fibers include microscopy techniques for vitro surface morphology information, spectroscopy methods to determine in vitro chemical composition, and medical imaging tools for in vivo assessment of morphology and efficacy of implanted material. The focus of this paper is be on recent applications for electrospun nanofibers, in vitro characterization methods, and medical imaging modalities that can be used for in vivo assessment of the fibers, as well as insights in how to adapt existing techniques toward the characterization of electrospun materials.