超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺/活性炭复合物.研究了不同氧化剂用量,不同活性炭比表面积等对苯胺转化率及制得的复合材料电极性能的影响.在6 mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试.结果表明,在活性炭与苯胺摩尔比较小时,随着氧化剂量的增加,苯胺转化率逐渐提高,制得复合材料的电容特性却显著下降.在保持苯胺与氧化剂摩尔比不变时,提高活性炭与苯胺的配比,可以一方面提高苯胺转化率,另一方面提高聚苯胺/活性炭复合材料比电容值.当活性炭、苯胺、过硫酸铵的摩尔比为7∶1∶1时,苯胺收率达到95%以上,制得电极材料的比电容值由纯活性炭的239 F/g提高到409 F/g,提高近71.1%.     

活性炭-聚苯胺混合电容器的电化学性能

低温下化学氧化合成了十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺(PANI),分别以聚苯胺和活性炭为电极材料组装成电化学电容器,采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗技术研究混合电容器的电化学性能。结果表明,电流密度为6mA/cm2时混合电容器在1mol/LKCl溶液中比电容高达159.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的92.9%,循环性能好,漏电流仅为0.14mA/cm2。     

聚苯胺/碳复合材料在混合型电容器中的应用

采用原位聚合法制备了聚苯胺/活性炭复合材料(PANI/C),复合材料中聚苯胺的质量分数为46.4%.以1 mol/LH2SO4溶液为电解液,Nafion 117质子交换膜为隔膜,分别采用复合材料电极和活性炭电极为正负极组装了混合型电容器,并用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法考察了电容的性能.结果表明,该混合型电容器在0～1.35 V电势范围内电容性能良好.3.0 mA/cm2电流密度下,电容器比容量为83.1 F/g,比活性炭电容器提高82%,电容器的比能量可达21.0 Wh/kg,是活性炭电容器的3倍以上.1 000次充放电循环后,电容器比容量保持在初始比容量的89.1%.     

掺杂活性炭的制备及其电化学性能

利用聚苯胺(PANI)为原料,经炭化、水蒸气活化制备了一种氮氧原子掺杂的活性炭。利用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的表面形貌;通过X射线光电子能谱(XPS)和Brunauer-Emmett-Teller法(BET)研究材料的表面化学状态和比表面积;采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试手段表征其电化学性能。研究表明:经活化后、氮氧原子的含量增加、材料获得了良好的电化学性能。比电容达到220 F/g,并且在5 A/g的电流密度下循环10 000次后,容量几乎没有衰减,表明该材料具有良好的循环稳定性,是一种具有应用前景的超级电容器材料。     

高性能活性炭的制备及电化学应用

通过混酸氧化针状焦得到一种两亲性炭材料(ACM),采用X射线衍射(XRD),光电子能谱(XPS)和红外光谱分析(FTIR)对这种前驱体进行了表征,结果显示其中含有-NO2、-SO3H、-OH、-C=O等亲水性基团。用KOH对ACM进行活化,制备得到一种具有高比表面积,高中孔率的活性炭,并将其应用于双电层电容器(EDLC),具有优异的倍率性能。在0.05 A/g电流密度下的比电容为335 F/g,当电流密度增大至40 A/g时,比电容为245 F/g,容量保持率(C40/C0.05)高达73%。     

活性炭基脱硫复合材料的制备

以成型活性炭为基体材料,采用浸渍吸附方法制备成型的氢氧化钠(NaOH)复合活性炭材料,分析成型活性炭的孔结构、NaOH溶液浓度以及浸渍时间对成型复合活性炭中碱负载量、孔结构和反复脱附一负载处理的影响.结果表明,高比表面积成型活性炭具有较好的反复吸附-脱附能力和稳定性,再生性能好.     

含对苯二胺的聚苯胺制备及其超电容性能

常温下氧化苯胺和对苯二胺制备超电容聚合材料,研究对苯二胺用量对聚合物材料比电容的影响。通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗、FT-IR表征,结果表明控制对苯二胺和苯胺在一定比例范围内可以提高聚合物材料的比电容,在对苯二胺和苯胺物质的量比为2∶8时,聚合物材料比电容最高可达756 F/g(1 A/g),是同条件下聚苯胺比电容(600 F/g)的1.26倍,在高电流密度充放电下,聚合物材料在比电容方面依然保持显著的优势,聚合物材料具有0.1Ω的低电荷传质阻抗,可作为超级电容器材料。进一步分析表明,对苯二胺和苯胺聚合提高了聚合物材料中的醌环含量,进而提升了材料的赝电容。     

不同氧化剂制备的聚苯胺电化学性能研究

以二氧化锰、过硫酸铵作为氧化剂,采用化学原位聚合法在室温下制备得到聚苯胺,并采用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及X-射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安法、电化学阻抗和恒电流充放电技术测试了以其作为电极的超级电容器的电化学性能.结果表明,以二氧化锰为氧化剂制备的聚苯胺(简称为M-PANI)在电流密度为5 mA/cm2下的单电极比电容达260 F/g,300次循环后比电容仍有204 F/g,比以过硫酸铵作为氧化剂制备的聚苯胺(简称为N-PANI)具有更好的循环性能和更高的比容量.     

超级电容器电极材料--MnO2的电化学制备及其性能

在25℃,沉积电位为0.50～0.95V条件下,从0.25mol/L醋酸锰溶液中,在石墨电极上沉积出二氧化锰(MnO2)。用扫描电镜(SEM)对所得样品的表面形貌进行了测试,并用循环伏安技术测试了不同沉积电位下制备的二氧化锰电极在不同电解液中的比电容。通过比较不同电解液中的循环伏安行为,发现二氧化锰电极在2mol/LKCl溶液和2mol/L(NH4)2SO4溶液中的循环伏安特性较好,在0.5V下沉积的二氧化锰性能最好。当扫描速度为5mV/s时,其比电容分别为274.74F/g和309.74F/g,并且在2mol/LKCl溶液中电极具有更好的可逆性。     

硫酸掺杂导电聚苯胺正极材料的电化学制备及性能

采用四因素三水平的正交设计法,研究了电化学制备硫酸掺杂导电聚苯胺(PANI)的优化条件.采用X射线衍射、扫描电镜、傅立叶变换红外光谱和电导率测试等手段,对导电聚苯胺进行了研究.电化学制备的最佳条件是:硫酸和苯胺的浓度分别为1.0 mol/L和0.5 mol/L,电流密度为12 mA/cm2,合成温度为30℃.在这种条件下,制备的聚苯胺具有一定的结晶度,其微观形貌为球形,颗粒均匀细致、堆积密实,比表面积较大(127 m2/g),具有良好的电导率(4.15 S/cm)和可逆性,与镁合金组成电池的各项性能优异.     

三聚氰胺树脂基炭用作电化学电容器电极材料

在600～900 ℃对三聚氰胺树脂仅经炭化不经活化处理,制备了含氮量为4.93%～45.88%的三聚氰胺树脂基炭.采用低温N2吸附、元素分析和X射线光电子光谱法(XPS)分别测定了三聚氰胺树脂基炭的比表面积和孔结构、元素组成和表面元素组成,并采用循环伏安和恒流充放电考察其电容特性.结果表明:三聚氰胺树脂基炭具有较小的比表面积(最大102.6 m2/g),在30%KOH水溶液中具有较好的电容特性.800℃热处理的样品CMF 801在25mA/g时具有185.7 F/g的最大质量比容量,单位面积比容量达到180.9 μ F/cm2,是普通活性炭的10倍;1 000 mA/g电流密度下的放电比容量达到142.4 F/g,并表现出较好的功率性能和循环稳定性.     

硅碳复合负极材料的制备及电化学性能

以酚醛树脂为碳源,采用机械球磨-热解工艺将硅和石墨复合制备出硅碳负极材料。通过XRD、SEM、恒流充放电、交流阻抗表征。结果表明:硅、石墨是以物理方法复合的,复合过程未发生化学反应产生新相。球形硅颗粒与石墨片交错排列,形成具有一些孔洞的网状结构,在一定程度上改善了材料的循环稳定性,以及提高其库仑效率。交流阻抗测试揭示出随着循环次数的增加,电极材料的SEI膜阻抗和电荷传递阻抗变大是造成其循环稳定性和库仑效率降低的主要原因。     

PANI/AC复合材料电容器的交流阻抗分析

以活性炭和苯胺为原料,原位聚合法制备了聚苯胺/活性炭复合材料(PANI/AC).采用交流阻抗测试分析比较了PANI/AC复合材料和活性炭两电极体系电容器在6 mol/L KOH电解液中的电容性能.利用交流阻抗谱图计算电容器的比容量,PANI/AC低频区比容量为401.47 F/g,比AC比容量194.64 F/g提高了2.06倍.100 kHz～0.01 Hz频率范围内两类电容器的阻抗谱图均出现倾角为45°的直线段,其相位角均小于理想电容器的90°,分别为68.14°和80.55°,由于不同电压下PANI氧化态的转变,PANI/AC电极电荷转移阻抗随开路电压增大逐渐减小.     

RunMn1-nOx复合电极材料的制备、结构与电化学电容特性

为了提高钌基复合电极材料的性价比,首次采用氧化共沉淀法制备出RunMn1-nOx新型电化学电容器复合电极材料。X射线光电子能谱(XPS)分析表明该复合材料由氧化钌-二氧化锰组成。X射线衍射实验显示材料的晶态结构与热处理温度有关,且温度对材料的电化学电容性有影响。循环伏安(CV)以及计时电位测试结果表明RunMn1-nOx复合电极材料比纯MnO2电极材料具有更好电化学电容性和导电性,掺杂9%(质量分数)的钌可显著地提高金属氧化物复合电极材料的性价比。     

聚苯胺膜电极的电化学性能

CS-PAn(化学氧化聚合法合成聚苯胺)膜电极的CV曲线类似于ES-PAn(电化学聚合法合成的聚苯胺)膜电极,而且他们都具有优良的可逆性和循环稳定性。交流阻抗图谱表明两种方法制备的PAn具有相同的电化学反应机理。C S-PAn-Li和ES-PAn-Li扣式电池的最大放电比容量分别为75m Ah.g-1和86m Ah.g-1,容量衰减率分别为13.2%和6.8%,ES-PAn-Li扣式电池的大电流充放电性能优于CS-PAn-Li扣式电池。     

酚醛树脂碳微球的电化学电容储能

利用表面活性剂与酚醛树脂(RF)长链之间的相互作用,考察表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对酚醛树脂碳微球形貌和孔结构的影响。添加CTAB制备的碳微球大小均一,当CTAB的浓度为0.002 mol/L时,制得的碳微球在电流为0.5~10.0 A/g时表现出最佳的比电容46.0~178.5 F/g。     

Pt/短MWNTs催化剂的制备及电化学稳定性

采用动电位扫描和氧还原的方法研究了三种不同直径(＜8 nm、10～20 nm、30～50 nm)的短MWNTs(长度0.5～2 μm)所制取的20%Pt/MWNTs催化剂的电化学稳定性.在动电位条件[0.6～1.2 V vs.SHE(标准氢电极)循环300圈1下,经过处理的碳管的CV曲线几乎无变化;而Vulcan XC72在动电位扫描100圈后的CV曲线变化较大.由碳管作为载体制取的催化剂中,20%Pt/MWNT(MWNT直径10～20 nm)催化剂的电化学表面积下降幅度最小为64.5%;而商业化的20%Pt/Vulcan XC-72(JM)催化剂的电化学表面积下降为68.5%.结果表明,20%Pt/MWNT(MWNT直径10～20 nm)催化剂的电化学稳定性比20%Pt/Vulcan XC-72(JM)下降幅度要小.