由MOF-5制备的活性多孔碳及其超级电容特性

以金属-有机骨架化合物MOF-5为原料,900℃直接炭化制备多孔碳电极材料,并进一步在浓HNO3中活化得到活性多孔碳(APC)。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等温线等对样品的结构与形貌进行表征。并且以APC材料为超级电容器的电极材料组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试。结果表明:样品的比表面积为654 m2/g,并且其孔结构是由微孔、介孔和大孔组成,其最可几孔径为1.93 nm;用APC材料作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在1 A/g充放电电流密度下,APC电容器的比电容可达72 F/g,循环5 000次后,比电容几乎没有减少。     

日本超级电容器电极材料的最新研究进展

超级电容器又名电化学电容器,是一种新型的储能器件,凭借其高比功率,长循环寿命,充电时间短,使用方便,使用温度范围宽,绿色环保等优异特性而在各个领域得到了广泛应用.作为储蓄电能的器件,电容器的使用避免了电子仪器与设备因电源瞬间切断或电压偶尔降低而产生错误动作.超级电容器是采用具有高比表面积的多孔碳材料作为电极或利用电极活性物质进行欠电位沉积,使其发生快速、可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应来获得法拉第数量级的电容量.既具有电池的能量贮存特性,又具有电容器的功率特性,它比传统电解电容器的比能量高上千倍,而漏电电流小数千倍,可充放电10万次以上而不需要维护和保养,可用于以极大电流瞬间放电的工作状态,而不易产生发热着火等现象,是一种理想的大功率二次电源.     

活性炭超级电容器电极的电化学行为

以商用活性炭为电极材料,组装成对称型超级电容器。采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究正负极的电化学行为。结果发现,正极电位范围占电容器总电压的61%以上,电阻占电容器总电阻的66%以上;在不同扫描速率下,负极电容特性稳定,比容量达到了264.2F/g,而正极则仅为114.3F/g;在低频区负极出现"电荷饱和",负极中储存的电容量可得到利用,而正极未出现"电荷饱和"现象;负极电极过程为阻挡层扩散控制,而正极为有限层扩散控制;负极自放电速率大于正极,超级电容器自放电速率由负极决定。     

基于碳材料和二氧化锰的复合型超级电容器性能研究

利用碳材料廉价、高比电容、易制取等独特优点,通过优化组合活性炭、碳纳米管和二氧化锰材料的配比,制备碳基复合电极材料。根据循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等实验测试,结果显示由上述复合电极组装的电化学超级电容器具有较高的功率密度和能量密度,并具有适用于大电流放电的频率特性和阻抗特性。经过若干次的充放电后,电容仍呈现出良好的循环特性。因此得出,由该炭基复合电极材料组成的超级电容器是一种理想的储能器件。     

2.7V/1500F聚合物电容器制备与性能

以中间相沥青为前驱体,以KOH和CO2为活化剂,采用物理—化学联合工艺制备了高比表面积的超级电容器用活性炭电极材料;以所制备的活性炭为电极材料制备了2.7V/1500F聚合物超大容量电容器,并对其充放电特性、容量、内阻、循环性能、漏电流、安全性能进行了测定。实验结果表明:所制备的活性炭为电极材料制成的碳基超级电容器,其充放电曲线表现出良好的电容特性,实际容量可达1 670F,活性物质的克容量为110.6F/g,电容器内阻在6mΩ以下;在大电流放电条件下,电容器的能量密度可达5.96 Wh/kg,5 000次循环后容量无明显的衰减现象。过充、短路、挤压和针刺四项安全测试测试结果良好。     

超级电容器用RuO2/碳微线圈材料的研制

利用凝胶法在碳微线圈上进行氧化钌(RuO2)修饰,制备RuO2/碳微线圈电极,组装成纽扣式超级电容器,比较了两种电极材料的循环伏安及恒流充放电特性.结果表明:使用RuO2/碳微线圈组装的超级电容器,单电极比电容达213 F/g,高于碳微线圈材料组装的产品.与RuO2材料相比,RuO2/碳微线圈电极材料的大电流放电特性有了改善.     

表面官能团对活性炭性能的影响

研究了表面官能团对粉末超级电容器活性炭电极材料漏电电流、电容贮存性和稳定性的影响。结果表明 :羧基浓度越高 ,电极材料漏电电流越大 ,贮存性越差 ;羧基浓度越高 ,材料静态电位越高 ,氧析出反应可能性越大 ,电极越不稳定。活性炭电极材料经保护气氛下的中温热处理能够部分消除表面含氧官能团 ,降低表面官能团和羧基相对浓度 ,从而减少漏电电流 ,提高电极稳定性。     

漏电检测器

以往的漏电检测器是用零序电流互感器检测配电线和用电设备的漏电流,当漏电流超过规定值时进行报警或作用于跳闸。由于这种检测器只能检测漏电流的大小,而不能区分是由绝缘变坏产生的泄漏电流,还是由对地分布电容引起的正常泄漏电流,因此不能准确地防止漏电灾害。新研制的漏电检测器是根据绝缘变坏产生的漏电流与电压同相,而分布电容引起的漏电流超前于电压90°的差别进行漏电检测的。     

双电层电容器外特性研究

实验研究了双电层电容器的电容量、等值内阻、漏电流、充放电特性及自放电特性。结果表明 :双电层电容器充放电特性与传统的电容器类似 ,但现有商品化的双电层电容器漏电流较大 ,等值内阻较大 ,远未达到理论分析应具有的优良特性。     

纳米二氧化锰超级电容器电极研究

采用液相法制得菊花状形貌的纳米MnO2电极材料,并组装成对称型超级电容器。采用0.8V电压,在不同电流密度下分别对超级电容器进行了恒电流充放电测试,旨在研究正负极对超级电容器充放电性能的影响。结果发现,正负极的电荷储存机制不同,其中正极对电容器电压的影响起主要作用,在0.43～0.49V(vsHg/HgO)以及0.40～0.33V(vsHg/HgO)范围内发生了电化学反应,而负极则表现稳定。随着电流密度的增大,正极电压范围从0.54V下降到0.52V;负极电压范围则从0.26V增加到0.28V;正、负极以及电容器电阻均有所下降,超级电容器从4.29Ω下降到2.80Ω,正极从0.94Ω下降到0.76Ω,负极从1.30Ω下降到0.97Ω。超级电容器及电极的自放电分两部分进行,在高电位范围内由紧密层电荷快速扩散的线性放电速率变化以及在低电位范围内由分散层扩散决定的慢速线性放电速率变化。