凝胶聚合物电解质双电层电容器的研究

为解决凝胶聚合物电解质制成膜的双电层电容器中,电解质与电极真实表面积接触较差的问题,采用内聚合法制备了以活性炭为电极材料,丙烯腈为聚合单体,ζ(碳酸甲乙酯∶碳酸乙烯酯)=1∶1为增塑剂,高氯酸锂为导电盐的凝胶聚合物电解质双电层电容器。测试结果表明,随着丙烯腈含量的降低,其组成的凝胶聚合物电解质的电导率增大,电容器的比容量也随之增大,当w(丙烯腈)为10%时,室温电导率为9.34×10–3S·cm–1,比容量为24.294F/g。     

有机电解液MnO2/AC混合电容器的研究

固相合成法制备了MnO2电极材料,以其为正极,活性炭(AC)电极为负极,组装了有机电解液MnO2/AC混合电容器。测试结果表明,在1 mol/L的有机电解液LiPF6/(DMC+EC)中,混合电容器的工作电压可达2.5 V,在不同的电流密度下,比容量为43.64～53.17 F/g,漏电流为0.08×10–3 A/cm2,经1 000次恒流充放电循环后,比容量衰减幅度约为8%。     

超级电容器用季铵盐凝胶聚合物电解质的制备及性能

采用溶液浇注法,以聚丙烯腈(PAN)为聚合物基体,四乙基四氟硼酸铵(TEABF_4)为电解质盐,二甲基亚砜(DMSO)为增塑剂制备PAN/TEABF_4凝胶聚合物电解质。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG-DTG)以及电导率、循环伏安和恒流充放电等电化学性能测试方法,探究不同的TEABF_4与PAN质量配比对PAN/TEABF_4凝胶聚合物电解质性能的影响。当TEABF_4与PAN质量比为0.5时所制得凝胶聚合物电解质性能最佳:电导率为5.583×10~(–3)S/cm、比电容为27.59 F/g、充放电效率为86.63%、能量密度为100.58 J/g、功率密度为0.675×103 W/kg。     

锂离子电池用聚合物电解质的最新进展II.含液聚合物电解质

由于干态聚合物电解质目前还不能满足聚合物锂离子电池的应用要求,人们致力于开发含液体增塑剂的聚合物电解质,包括凝胶型和微孔型两类体系。本文综述了含液聚合物电解质的最新进展,重点论述了各种新体系和新方法。     

锂离子电池用聚合物电解质的最新进展Ⅱ. 含液聚合物电解质

由于干态聚合物电解质目前还不能满足聚合物锂离子电池的应用要求，人们致力于开发含液体增塑剂的聚合物电解质，包括凝胶型和微孔型两类体系。本文综述了含液聚合物电解质的最新进展，重点论述了各种新体系和新方法。     

应用聚吡咯电解质的固体钽电解电容器

叙述了聚吡咯电解质的制备过程,并比较了该电解质较传统电解质的特点,分析了聚吡咯电解质固体钽电解电容器的性能特征。应用PPy-DEHS(2-(2-乙基己基)硫代丁二酸钠盐掺杂聚吡咯,溶剂为三氟乙酸)电解质装配的固体钽电解电容器具有较高的电容量和较低的损耗。在掺杂聚吡咯中加入表面活性剂和偶联剂可以增加电容器容量,降低其损耗。     

快离子导体作填料的PEO基聚合物电解质

为了获得更高的离子电导率,用快离子导体和PEO(聚环氧乙烷)复合制备聚合物电解质。将PEO、LiClO4和Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3按r(EO/Li)=8经过溶液浇铸法制备得到复合聚合物电解质膜。用差热分析(DSC)和电化学阻抗法(EI)测试,发现在维持r(EO/Li)=8恒定条件下,复合膜的电导率在w(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)为15%时达到最大值,373K和298K时分别为1.378×10–3S/cm和1.387×10–5S/cm。     

应用聚苯胺电解质的固体铝电解电容器

采用聚苯胺导电聚合物(PAN)、二甲苯、粘合剂等合成溶液,浸渍电容器芯子(当w(PAN)为12%时,导电膜室温电导率为7.30×10–1 S.cm–1),制成聚苯胺电解质固体铝电解电容器。额定工作电压DC 50 V,标称电容量4.0μF,tanδ小于0.03(1 000 Hz)。样品经85℃,2 000 h额定工作电压(DC 50 V)耐久性试验后,IL小于3.0μA(30 s)。     

双电层电容器电解质研究进展

双电层电容器(EDLC)的电解质对电容器的工作电压、内阻、功率特性和温度特性等具有十分重要的影响。EDLC电解质可以分为液体电解质和固体电解质。简介了EDLC电解质的特点和要求。分析了各种电解质的性能、研究了现状和发展趋势。今后很长一段时间内,EDLC电解质的发展方向是宽电位窗口、高电导率、宽使用温度范围和固体化。     

用于柔性超级电容器的多孔有机大分子复合凝胶电解质

通过选择性溶解法制备了多孔结构的聚乙烯醇(PVA)基大分子羧甲基纤维素(CMC)复合凝胶电解质,以此提高凝胶电解质的离子电导率和柔性超级电容器的电化学性能。使用扫描电子显微镜(SEM)对凝胶电解质的形貌进行了表征。凝胶内部为多孔的网络结构,不规则的孔均匀分布在PVA基体中。同时,采用活性炭作为电极组装成柔性超级电容器。对凝胶电解质的离子电导率、吸水率和热稳定性进行了测试,实验结果表明多孔PVA-10%CMC复合凝胶电解质离子电导率最高可达64.3 mS/cm,具有130.3%的吸水率和63.8%的保水率,并且在-10、25和40℃温度梯度下可以稳定使用。此外,利用其组装的柔性超级电容器的比电容最高可达40.0 F/g,循环10 000圈后的比电容保持率为55%,并且有优异的倍率性能和弯曲性能。因此,多孔结构的构建和CMC的复合是提高凝胶电解质性能的有效方法。     

金属氧化物电极材料赝电容特性研究

采用电沉积法制备了RuO2,常温化学氧化法制备了MnO2。循环伏安和恒电流充放电实验表明:RuO2比MnO2具有更高的电化学可逆性,展现更多的赝电容特性,而MnO2的赝电容性则不明显。这主要归于RuO2良好的准金属传导性和充放电过程中包含多电对、快速、连续、可逆的法拉第反应。XRD分析表明,RuO2和MnO2均为无定形结构,XPS分析显示,RuO2是多氧化态钌的混合羟基氧化物。     

二步聚合工艺在固体钽电容器生产中的应用

采用二步聚合工艺,在固体钽电解电容器阳极体上被覆具有高电导率、热稳定性好的导电聚合物PEDT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)取代了MnO2阴极层,研究了工艺参数对电容器性能的影响。结果显示:电容器的tanδ和Res随聚合温度增加而增加;低含量的氧化剂(质量分数20%)有较好容量引出效果,高含量的氧化剂(对甲基苯磺酸铁正丁醇溶液)(40%)可以有效增加电容器外层聚合物的沉积。     

Li4Ti5O12/AC非对称电化学电容器的研究

应用纳米微晶TiO2为原料,通过高温固相反应合成了具有尖晶石结构的锂钛复合氧化物Li4Ti5O12,该材料的首次嵌脱锂效率可达91.9%,10 mA/g电流密度下的可逆嵌锂容量为102 mAh/g。将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成新型的Li4Ti5O12/AC非对称电容体系。测试结果表明:在80 mA/g条件下,其双电极比电容为41.6 F/g,能量密度为采用相同电解液体系的AC/AC双电层电容的4.6倍,充放电效率达95.8%,且大电流性能及循环性能良好。     

Morphological and Electrochemical Cycling Effects in MnO2 Nanostructures by 3D Electron Tomography

In this study, MnO₂ nanostructures with well‐controlled morphology and crystal phase are successfully prepared by chemical synthesis, and characterized by three‐dimensional electron tomography for use as supercapacitor electrode materials. The growth process of the various MnO₂ nanostructures is revealed in detail, and correlated to their electrochemical performance as supercapacitor materials. The specific capacitance of MnO₂ electrodes is found to be strongly correlated with the inner morphology and crystal phase of the MnO₂ nanostructures. Furthermore, it is demonstrated that the increased capacity with electrochemical cycling of the materials is due to the formation of defective regions embedded in the MnO₂ nanostructures; these regions form during electrochemical cycling of the electrodes, resulting in increased porosity, surface area, and consequently, increased electrochemical capacity.     

PA-Cap聚合物电容器在模拟CPU电源中的应用

在计算机CPU的电源电路中,采用电解电容器作为电源的去耦电容。研究了CPU的负载高速变化时,三种类型电容器提供瞬时电流以稳定电源电压的情况。结果显示:PA-Cap聚合物片式叠层铝电解电容器(56μF)的Res为23mΩ,△V为–90mV,而220μF钽电容Res为73mΩ,△V为–172mV,1000μF液体铝电解电容Res为56mΩ,△V为–232mV。因此,PA-Cap聚合物电容器用在开关电源和数字电路中应用前景广阔。     

Exploring the Energy Storage Mechanism of High Performance MnO2 Electrochemical Capacitor Electrodes: An In Situ Atomic Force Microscopy Study in Aqueous Electrolyte

The basic microstructure‐dependent charge storage mechanisms of nanostructured MnO₂ are investigated via dynamic observation of the growth and in situ probing the mechanical properties by using in situ AFM in conjunction with in situ nanoindentation. The progressive nucleation followed by three‐dimensional growth yields pulsed current deposited porous nanostructured γ‐MnO₂, which exhibits a high specific capacitance of 437 F/g and a remarkable cycling performance with >96% capacitance retention after 10 000 cycles. The proton intercalation induced expansion of MnO₂ can be self‐accommodated by the localized compression and reduction of the porosity. More coincidentally, the proton intercalation induced softening is favorable for the elastic deformation of MnO₂. This self‐adaptive capability of nanostructured MnO₂ could generate high structural reliability during cycling. These discoveries offer important mechanistic insights for the design of advanced electrochemical capacitors.     

电化学电容器充放电循环的微机测试系统

为了更好地评价电化学电容器的充放电循环寿命性能,采用恒定负载法进行充放电试验。测试系统硬件由微机和数据采集卡以及取样控制电路组成,应用软件的开发工具采用VB6.0,在Windows 2000操作系统下运行。系统除了能自动完成电容器充放电循环寿命试验外,还具有实时显示电容器充放电电流变化曲线,并将每个充放电循环周期的电流数据以文件的形式自动保存下来等功能。