金属有机框架在超级电容器中的应用

成功制备了金属有机框架M3(BTC)2·12H2O(M=Ni和Co),并将其应用于超级电容器电极材料中,通过X线衍射(XRD)表征发现,这些化合物具有同类型的结构,在6 mol/L电解液中,采用循环伏安法和1 000次充放电循环测试其电化学性能.实验表明:Ni3 (BTC)2·12H2O电极材料在扫描速率5 mV/s下,比电容达到了430 F/g;在高扫描速率200 mV/s下,比电容为154 F/g;在扫描速率5 mV/s下1 000次充放电测试其循环寿命后发现,比电容保持率为86％.     

超级电容器电解质研究进展

简述了近年来国内外超级电容器各种电解质,包括水系、有机体系、离子液体、固态、氧化还原等电解质的最新研究进展以及重要的理论和技术突破,着重对离子液体、水溶液及有机电解质作为超级电容器电解质的性能进行了比较,并对杂质离子的穿梭效应引起的自放电进行了讨论。最后总结指出开发具有低黏度、高电导率和高电化学稳定性的离子液体电解质是将来超级电容器在基础领域中研究的重点,并有望成为有机电解液的替代者。此外离子液体与混合有机溶剂多种成分的优化组合也是电解质的发展趋势。     

纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线柔性电极的制备

目的以竹粉为原料制备纳米纤维素,并将其作为基底材料制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,应用于柔性超级电容器。方法采用化学机械处理法,将竹粉通过化学处理以及研磨、超声等处理,制备成纳米纤维素悬浮液;分别将多壁碳纳米管和纳米银线超声分散于溶剂中;最后,通过层层自组装制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,同时,作为对照组,制备纳米纤维素/碳纳米管复合电极。结果纳米纤维素纤丝的直径大约为30~100 nm,相互之间缠绕成网状结构,是很好的支撑材料,纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有很好的成膜性和电化学性能,在扫描速率为30 m V/s时,面积比电容达到77.95 m F/cm~2。结论以纳米纤维素为基底,通过层层自组装方法制备的纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有较好的电化学性能,可作为柔性超级电容器的电极。     

Hybrid supercapacitor based on MnO2 and columned FeOOH using Li2SO4 electrolyte solution

The nano-sized columned β-FeOOH was prepared by the hydrolysis process and its electrochemical capacitance performance was evaluated for the first time in Li₂SO₄ solution. A hybrid supercapacitor based on MnO₂ positive electrode and FeOOH negative electrode in Li₂SO₄ electrolyte solution was designed. The electrochemical tests demonstrated that the hybrid supercapacitor has a energy density of 12 Wh kg⁻¹ and a power density of 3700 W kg⁻¹ based on the total weight of the electrode active materials with a voltage range 0–1.85 V. This hybrid supercapacitor also exhibits a good cycling performance and keeps 85% of initial capacity over 2000 cycles.     

PVA基碱性聚合物电解质Ni(OH)2/AC超级电容器的电化学性能

Polyvinyl alcohol(PVA)-sodium polyacrylate(PAAS)-KOH-H₂O alkaline polymer electrolyte film with high ionic conductivity was prepared by a solution-casting method.Polymer Ni(OH)₂/activated carbon(AC) hybrid supercapacitors with different electrode active material mass ratios(positive to negative) were fabricated using this alkaline polymer electrolyte,nickel hydroxide positive electrodes,and AC negative electrodes.Galvanostatic charge/discharge and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) methods were used to study the electrochemical performance of the capacitors,such as charge/discharge specific capacitance,rate charge/discharge ability,and charge/discharge cyclic stability.Experimental results showed that with the decreasing of active material mass ratio m(Ni(OH)₂)/m(AC),the charge/discharge specific capacitance increases,but the rate charge/discharge ability and the charge/discharge cyclic stability decrease.     

低温熔盐法制备MnO2及其电容性能研究

采用低温熔盐法在150 ℃的KCl-AlCl3体系中制备了MnO2,并对其结构和形貌进行表征,XRD结果表明所制样品主相为α-MnO2,SEM结果表明样品为微米级片状结构.以所制备的MnO2作为电极活性物质,在2 mol/L的(NH4)2SO4电解液中对其电化学性质进行测试和研究.循环伏安结果表明该材料具有良好的电容性能,用恒流充放电测得在1 mA条件下,放电比电容可达290.72 F·g-1.经5 mA恒电流循环100次后电极性能趋于稳定,充放电效率接近100%,表现出优异的循环性能.     

Ni~(2+)复合MOF-5材料的制备工艺及其电化学性能研究

金属有机框架材料(Metal organic frameworks,MOFs)由于具有超高的比表面积和可调的孔结构,已成为超级电容器电极材料的研究热点。以硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和对苯二甲酸(C_6H_4(COOH)_2,BDC)为原料,采用水热法制备了MOF-5材料,并将MOF-5与不同比例的Ni~(2+)复合制备了Ni-MOF-5复合材料。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对材料的表面形貌和结构进行了表征,采用Princeton和Arbin超级电容器测试系统对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:复合不同比例的Ni~(2+)可获得不同形貌的Ni-MOF-5复合材料,当Ni~(2+)∶Zn~(2+)=0.50∶1.00(物质的量比)时,制得形貌均匀的微球富Ni颗粒,且其电化学性能优良,在电流密度为0.05 A/g的条件下,比容量达到400 F/g。     

椰壳基超级电容活性炭的制备及其电化学性能研究

以椰壳炭化料为原料,KOH为活化剂,在不同工艺条件下制备了超级电容器用活性炭电极材料。考察了碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭孔隙结构及其用作电极材料的比电容的影响。结果表明,在KOH与椰壳炭化料质量比为4:1,活化温度800℃,活化时间60 min的条件下,可制得比表面积2891 m²/g,总孔容积1.488 cm³/g,中孔率73.6%,比电容达235 F/g的优质活性炭电极材料。     

Al3003铝合金激光脉冲焊温度场数值模拟

采用有限元法对超级电容器壳体焊接结构在激光脉冲焊接时的温度场演变规律进行模拟计算.在实际构件上截取各条焊缝试样进行宏观观察,确定焊缝的几何参数.在热扩散仪上对材料的热导率和比热容进行测试,获得有限元计算所需的准确的材料热物理参数.在材料试验机上对材料进行高温拉伸试验,通过多个温度点的应力应变曲线判断材料的熔点温度.结果表明,脉冲激光焊接能量集中,不会造成整个构件的整体温升,在整个焊接过程中电芯及橡胶元器件均不会发生损坏.     

混合储能系统中超级电容的作用及容量设计方法

针对超级电容和锂离子电池经Buck-Boost双向DC/DC变换器升压后并联的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）,详细分析了储能系统电流响应特性的影响因素。根据超级电容功率特性好和锂离子电池容量较大的特点,分析这2种储能介质在储能系统中的作用,并在此基础上提出了一种电池不直接响应功率指令,而是根据超级电容荷电状态进行充放电的功率分配方法。最后介绍了在该功率分配方法下超级电容的容量设计依据,并结合直驱型波浪发电输出功率的波动特性给出了算例。