微波活化制备双电层电容器用活性炭的研究

以炭化椰壳为原料,微波活化制备出高比电容量双电层电容器用活性炭。考察了微波辐射时间、起电弧时间,以及KOH与炭化椰壳配比对活性炭比电容量的影响。结果表明,在微波辐射时间为7min,起电弧时间为5min,KOH与炭化料质量比约为3∶1时,比电容量达266.71F/g。以该活性炭作电极的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环稳定性能。     

Sb掺杂SnO2修饰双电层电容活性炭电极的研究

应用sol-gel浸渍与热处理工艺相结合,在活性炭表面包覆Sb掺杂的SnO2薄膜对电极进行修饰,构成AC-SnO2/KOH/AC-SnO2双电层电容器,测试结果表明,400 mA/g电流密度条件下,修饰后的双电层电容器在0.001～1.5 V相对较高电压区间的放电容量,比AC/KOH/AC双电层电容器在0.001～1.0 V电压区间高36%,但AC-SnO2的单电极比电容仅为AC单电极比电容的91.9%;当电流密度大于400 mA/g,两种电极的大电流性能相当。     

有机双电层电容器用活性炭电极的修饰

利用石墨、炭黑、碳纳米管三种导电碳材料,对高比表面积活性炭进行掺杂修饰,制备有机电解液双电层电容器用薄膜电极。经电化学测试发现,在 1 mol/L 的 LiPF6/EC-DEC(体积比 1∶1)溶液中,经不同导电材料修饰后的活性炭电极,其单电极比容量和大电流充放电性能均有较大改善。其中,掺杂 10%(质量分数)碳纳米管的活性炭电极,在 330 mA/g 电流密度下的单电极比容量可达 81 F/g,比未掺杂活性炭电极 60 F/g 的比容量提高了 35%;电流密度从 60 mA/g 增至 330 mA/g,该电极的容量保持率为 79.4%。     

微波加热法制备电极材料活性炭

以煤为原料,KOH为活化剂,采用微波辐射加热法和电阻炉加热法制备出双电层电容器用活性炭。对比研究了两种工艺下KOH用量、活化时间对活性炭比电容量的影响,考察了活性炭双电层电容器的充放电特性。结果显示:微波活化时,ζ(KOH∶煤)为3∶1,起电弧时间5min,比电容为283.67F/g;电阻炉活化时,ζ(KOH∶煤)为4∶1,保温时间为1h,比电容为235.55F/g。经过100次循环充放电后,微波法和电阻炉法所得的活性炭的比电容分别保持在98.10%和91.04%。     

双电层电容器用酚醛树脂基活性炭的制备

以酚醛树脂为原料,KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。考察了工艺因素对活性炭比电容的影响,探讨了酚醛树脂基高比表面积活性炭作双电层电容器电极的电化学特性。结果表明,在固化温度为150℃、炭化温度为700℃,ζ(碱/炭)为4,活化温度为800℃时,制得的高比表面积活性炭双电极比电容可达74.2 F/g。     

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。     

双电层电容器电极材料和结构

双电层电容器的电极是其重要的部分,电极的性能和质量直接影响着电容器的性能。本文介绍双电层电容器电极材料和结构技术进展情况。     

微波辐照石油焦制备双电层电容器用活性炭

以石油焦为原料,KOH为活化剂,采用微波辐照加热法,制备了石油焦基双电层电容器用活性炭。研究了石油焦与KOH活化剂的比例、微波功率以及微波辐照时间对活性炭孔径分布和比电容量的影响。结果表明:在KOH活化剂与石油焦的质量比为3.5∶1,微波功率800W和辐照时间7min时,制备的活性炭比表面积为2031.96m2/g,比电容量达286.79F/g,以该活性炭作电极的双电层电容器有良好的循环稳定性和充放电性能。     

双电层电容器高比表面积活性炭的研究

以石油焦为原料,KOH和NaOH为活化剂制取双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。考察了活化剂的种类及其与石油焦配比对活性炭比电容的影响,并对KOH和NaOH的混和物在活化过程中金属K和Na的协同作用进行了初步探讨。研究结果表明控制适宜的活化工艺条件可制得比电容高达52.60 F/g的高比表面积活性炭,用它组装成的双电层电容器具有良好的充放电性能。     

表面镀镍对活性炭织物电极材料性能的影响

选用活性炭织物ACF507,利用热喷涂技术进行表面镀镍处理,研究了处理前后炭织物的电化学性能。结果表明,镀镍后活性炭织物表面电导率提高42.53%,其作为双电层电容器电极材料在质量分数为30%KOH电解液中的Res由1.15Ω降至0.42Ω,降幅达63.5%;随电流密度增加,镀镍样品的VIR增加幅度较镀镍前降低70.6%,导电性显著提高。在不同扫描速率下,镀镍后样品循环伏安曲线均呈明显的矩形电势窗口,说明其具有良好的电容行为和双电层特征。     

用于超电容器的高性能活性炭研究

运用化学活化法制备了超电容器用高比表面积活性炭。利用碘吸附、亚甲蓝吸附和BET测试,对样品的孔隙性进行了分析。以制备的活性炭为超电容器电极材料,利用循环伏安和恒流充放电测试其电容特性。结果表明,实验研制的活性炭的比表面积为173m2·g–1,平均孔径为2.36nm,绝大部分孔径都在5nm以内;在10–2A·cm–2的电流密度下活性炭的比容达180F·g–1,基于研制的活性炭的超电容器具有良好的功率特性。     

大容量碳纳米管极板双电层电容器的研制

碳纳米管具有良好的导电性和合适的孔径分布以及较高的比表面积。选用聚四氟乙烯(PTFE)作为碳纳米管极板的粘结剂,网络结构的泡沫镍作为集流体,在有机电解质溶液中,通过直流充放电、恒功率充放电、循环伏安特性和自放电测试等实验,显示了本实验室制备的碳纳米管材料组装的双电层电容器具有良好的电化学性能。电容器中碳纳米管比电容量达74.1 F/g,比能量达16.1 Wh/kg,在自放电特性测试过程中,电容器漏电流稳定在2 mA左右。     

超电容器活性炭/炭黑复合电极电容特性研究

为制备实用化的超电容器,对活性炭材料进行了表征,详细描述了活性炭/炭黑复合电极的制备工艺。通过循环伏安法和恒电流充电法,对活性炭/炭黑复合电极在水系电解液中的电容行为进行了研究。结果表明:活性炭的BET比表面积达1 654 m2/g,具有合理的孔径分布,主要在2 nm附近。添加高比表面积、高导电性纳米级炭黑制备的活性炭/炭黑复合电极具有优良的电容行为和较好的功率特性,复合电极的比容量达到102.4 F/g。此外还对孔径分布与电容的关系进行了阐述。     

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。     

双电层电容器碳纳米管固体极板的制备

本文研究了基于碳纳米管的法拉级双电层电容器极板的制备,使用碳纳米管和酚醛树脂混合成型作为极板的双电层电容器获得了15~25F/g的容量.通过测试所制电容器的主要电性能参数并与传统的活性炭极板对比,表明具有高的比表面积和良好晶化程度的碳纳米管用以制备双电层电容器极板具有潜在的优势.     

聚苯胺混杂型电化学电容器研究

采用聚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。研究了活性炭与苯胺在不同配比下制得的复合物的比容量,结果表明:当活性炭占复合材料的质量比为14.9%时,复合物的比容量为191.8F/g,比相同条件下制得聚苯胺的比容量提高了56%。以该复合物为电化学电容器的正极材料,以改性活性炭为其负极材料,电解液为6mol/L的氢氧化钠水溶液,组装了原型电化学电容器。该电容器的比能量可达8.7Wh/kg,比功率可达878W/kg。