多孔石墨烯/碳纳米管@V2O5柔性电极材料制备及性能研究

以氧化石墨、碳纳米管、三异丙氧基氧化钒为原料,采用化学刻蚀法、水热法、真空抽滤法制备一种具有三维离子扩散通道和整体导电网络结构的致密多孔石墨烯/碳纳米管@五氧化二钒(PGNs/CNT@V2O5)复合薄膜材料。电化学性能测试结果表明,在1 mol/L LiNO3水系条件中,电流密度为1 A/g时,比容量高达187 F/g,在100 mV/s扫描速度下,循环5000次后,容量保持率仍为83.4%。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

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%。     

煤液化沥青基超级活性炭的活化机理与应用研究

以煤液化沥青(CLA)为原料,采用KNO3预氧化、KOH活化的方法,制备出超级活性炭。利用扫描电镜(SEM)、低温氮吸附仪(BET)、热重分析仪(TGA)和X射线衍射仪(XRD)等多种手段表征中间产物和活性炭的结构与性能。探讨了KOH活化法的活化机理,发现煤液化沥青基活性炭的活化历程可分为预活化、中温活化和高温活化3个阶段,制备的超级活性炭可吸附18~25 mmol/g的氢气(77 K,400 kPa下),在储氢方面表现出优异的性能和良好的应用前景。     

碳材料在锂离子电容器中的研究进展

锂离子电容器作为一种新型电化学储能器件,由于具有高比能量、高比功率和长循环寿命等优点,已经在电动汽车、轨道交通和新型储能系统等领域获得应用示范。作为锂离子电容器的核心组成部分,电极材料对器件性能的发挥起到了决定性的作用。碳材料由于具有较高的电化学活性,可以有效地提高锂离子电容器的电化学性能。本文综述了碳材料作为锂离子电容器电极的最新研究进展,并对其发展的前景进行了展望。     

超级电容器用solvent-in-salt型电解液的研究进展

Solvent-in-salt (SIS)型电解液作为一类新型超浓缩电解液，主要由水或者有机溶剂和易溶盐组成，具有溶液溶剂化程度小、自由溶剂分子少、电化学窗口宽、电化学稳定性高等特点，在超级电容器中显示了独特的优势并展现了良好的应用前景。本文重点综述了SIS型电解液的原理和优势，梳理了近年来SIS作为超级电容器电解液的研究进展，总结了其存在的问题，同时展望了SIS型电解液未来的发展方向。     

超级电容辅助燃煤机组快速调频技术研究

超级电容具有功率密度大、充放电速度快、循环寿命长等特点。为经济有效地提升深度调峰下火电机组一次调频响应能力，本文提出了一种超级电容辅助优化一次调频方案。基于目前电网调频需求以及机组调频能力，分析机组所需要的超级电容功率以及容量。结果表明:通过合理的电容选择与连接控制，可以实现主蒸汽调节阀的运行开度进一步提高，机组煤耗降低1.0 g/(kW·h)左右，节能收益显著，4.3年可收回成本。本文技术可应用于火电机组一次调频优化及提高机组灵活性等技术改造项目。     

Ni(OH)2与不同碳质材料复合制备超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有功率密度大、寿命长、生产成本低等优点,被认为是最有发展前途的储能系统之一。然而,超级电容器的低能量密度阻碍了其实际应用。由于存储的能量与CV2成正比,可以通过增加材料的电容"C"或操作电压窗口"V"或两者同时增加来提高超级电容器的能量密度。然而具有宽电位窗口的有机电解质离子往往电导率差,成本高,容易引起环境问题。因此为改善能量密度,应采用高比电容的电极材料,故而设计出具有高比电容的适合电极材料就成为研究热点。Ni(OH)2作为超级电容器电极材料,具有理论容量大、成本低、天然丰富、易于合成等优点,近年来备受关注。但由于Ni(OH)2导电率低、比表面积小,其容量劣化严重。碳质材料作为双电层超级电容器的电极材料,其能量存储机制取决于电极表面的电解质离子吸附和解离,具有导电率好、原料丰富、成本较低、电化学稳定性高等优点而应用广泛。因此,有必要将高导电碳质材料引入Ni(OH)2组成复合材料以提高电容性能。笔者综述了Ni(OH)2基材料的合成方法,特别是与碳质材料复合来提高Ni(OH)2基材料的循环稳定性和倍率性能方面的研究新进展。