ACMS/MnO_2复合电极材料的合成及其超电容性能研究

通过水热反应制备活性炭微球(ACMS),并在炭微球表面原位生成二氧化锰(MnO_2),合成炭微球/二氧化锰(ACMS/MnO_2)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合材料结构进行表征;通过恒流充放电等对复合材料的电化学性能进行研究。测试结果表明,反应中生成的MnO_2均匀包覆在ACMS表面,得到了直径约为0.2~0.3μm的球体。复合材料ACMS/MnO_2的首次放电比容量为316.5F·g-1,循环100次后的容量保持率为82.6%,优于单一的MnO_2。     

MnO2/rGO复合材料的制备及电化学性能研究

采用一步水热法制备具有海胆状纳米/微米结构的MnO_2和MnO_2/rGO复合电极材料。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征分析其微观形貌,X射线衍射(XRD)对其成分进行分析,结果表明:rGO,MnO_2成功复合在一起。rGO包覆在海胆型MnO_2表面,有效增大了MnO_2导电率。MnO_2∶rGO=1∶1的复合材料在电流密度为0.5 A·g~(-1)时比电容可达200.13 F·g~(-1)。经过5000次循环充放电后,其比电容保持率为92%。     

CoO/石墨烯的制备及电化学性能研究

实验采用简单的水热法制备Co(OH)_2,将Co(OH)_2/氧化石墨烯逐层沉积在铜片上,在水平管式炉中热解得到CoO/石墨烯/Cu杂化电极。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对材料形貌进行表征,XRD结果表明CoO结构是典型的立方体结构;SEM结果表明,CoO均匀分布在石墨烯表面。将2片电极对扣组成超级电容,使用循环伏安法以及恒流充放电法对其电化学性能进行测试,电化学性能研究结果表明,电容的比容量达到125.2 F/g;循环充放电3 000次后,电容量保持在原始电容量的93%以上,具有良好的电化学稳定性。     

MnO_2改性Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料的电化学性能

通过改良的溶胶–凝胶法(pH=4)制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料,然后通过聚乙烯醇(PVA)辅助的悬浮液包覆法利用不同含量的无定形MnO_2对其进行包覆改性,MnO_2的包覆量分别为0%、2%、3%和4%(质量分数)。扫描电子显微镜显示添加适量MnO_2,样品的晶粒尺寸变小且形成片层状形貌。电化学测试表明,包覆MnO_2后的电极材料性能明显好于未包覆样品,且倍率越高,改善性能越明显,当引入3%的MnO_2,正极材料具有最佳的电化学性能。该样品在0.5C倍率下室温首次放电比容量为144.4 mA·h/g,在0.1~5.0 C倍率下进行60个循环后的放电比容量为94.7 mA·h/g(容量保留率56.7%),电荷转移电阻仅为18.9?。     

二氧化锰/石墨烯复合电极材料的合成及超电容性能研究

将氧化石墨(GO)还原为石墨烯(GNS),以高锰酸钾(KMnO_4)和硫酸锰(MnSO_4)为锰源,在石墨烯基体上合成二氧化锰/石墨烯(MnO_2/GNS)复合电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对材料的微观形貌和晶体结构进行表征;将电极材料制备成复合电极片并组装成对称型超级电容器,采用恒流充放电对其进行电化学性能测试。结果表明,复合电极材料在5A·g~(-1)的电流条件下,比容量达到291.5 F·g~(-1),在循环200次后电容保持率达到95.6%,具有良好的电化学性能。     

高导电三明治状MnO_2/CNTs/MnO_2介孔材料的制备及其赝电容性能

MnO_2具有低成本、无毒性、高天然丰度和优异的理论比电容等优点,被认为是一种极具前景的超级电容器(SC)电极材料。赝电容电极材料MnO_2仍然存在导电性差以及充放电过程中易剥落的问题。本文利用恒电流沉积的方法在硝酸预氧化处理的碳纸表面制备了一种MnO_2/CNTs/MnO_2复合电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附测试证明,所制备的复合材料具有一种三明治状的夹层结构,同时富含5 nm左右的介孔,介孔结构能够保证电解液离子的高效传输。采用三维立体的碳纸能够为MnO_2提供丰富的附着位点,而电沉积法合成的α-MnO_2生长在有效的导电位点上,具有蓬松多孔的形貌,在MnO_2发生膨胀/收缩过程中,这种海绵状形貌可以有效降低材料受到的膨胀应力。中间层碳纳米管(CNTs)相互搭接于内外两层MnO_2之间,作为一种导电中继,提高了复合材料的导电性。该复合材料具有优异的电化学性能:在0.1 A·g~(-1)的电流密度下,能够获得428.8 F·g~(-1)的可逆比电容,并在5 A·g~(-1)的高电流密度下仍能具有80%的电容保持率。同时,电极表现出优异的循环稳定性,在1 A·g~(-1)循环6000次之后比电容仅衰减5%。     

超级电容器NiCo_2O_4材料的水热法合成及其电化学性能

在不使用任何模板和催化剂的条件下,采用简单的水热法成功制备出花状结构的纳米线阵NiCo_2O_4材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学测试等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,该方法合成的Ni Co_2O_4材料呈现出直径约为10μm的花状结构的纳米线阵,纳米线尺寸均一,纳米线直径约为150 nm,长度约为5μm,且为多孔结构。电化学测试结果显示,在电流密度为1 A/g进行充放电时,放电比容量高达983.5 F/g,库伦效率基本保持在98.5%以上,在500次循环充放电后,仍有较高的容量保持率,Ni Co_2O_4材料作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和循环稳定性。     

CB/PANI/MnO_2复合材料的制备及电化学性能的研究

通过原位聚合法合成CB/PANI/MnO_2复合电极材料,对电极材料进行循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等电化学性能测试;通过循环伏安法(CV)测试,得出高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料的电化学性能效果最好,在5 mV/s的扫描速度下其比容量可达到190 F/g;高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下,电极材料的质量比电容高达354 F/g。     

CB/PANI/MnO_2复合材料的制备及电化学性能的研究

通过原位聚合法合成CB/PANI/MnO_2复合电极材料,对电极材料进行循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等电化学性能测试;通过循环伏安法(CV)测试,得出高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料的电化学性能效果最好,在5 mV/s的扫描速度下其比容量可达到190 F/g;高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下,电极材料的质量比电容高达354 F/g。     

超级电容器电极材料MnO_2的合成及性能研究

以MnSO_4和KMnO_4为原料,采用密闭微波消解的方法合成了MnO_2材料,并研究了其超级电容性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及充放电测试等手段对材料的形貌、结构和性能进行了表征。测试结果表明,密闭微波消解法合成的MnO_2材料的比电容为233.1F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)的测试电流条件下循环100次后比容量保持率为84.8%,说明材料具有较好的超电容性能。     

Mg-Cu_2Se电池充放电机制的研究

Cu2Se作为正极材料可用于可充镁电池,室温下循环到100圈时,比容量约为150 m Ah·g-1,是除谢弗雷尔相之外,无需借助纳米加工手段也具有优异充放电性能的材料。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对充放电前后的Cu2Se极片的研究推测充放电过程中存在一种置换反应,嵌入的镁离子引起Cu2Se晶格中Cu离子的位移和脱出,这是电池正极可逆电化学反应的合理机制,为寻找新型镁电池电极材料开辟了道路。     

介孔纳米片构筑具有微纳分级结构的ZnCo_2O_4微米花及制备高比能锂离子电池

报道了用水热法合成具有微纳分级结构的Zn Co_2O_4微米花,这种微纳分级结构在纳米尺度上是平均厚度为90nm的纳米片,并且纳米片上分布着4~12nm的介孔,借此可以极大地提高电极材料与电解液的接触面积;卷曲的纳米片进一步组装成尺度为2~4μm的具有玫瑰花状的微米花,通过微米尺度的3D结构可以防止电极材料在充放电过程中发生堆叠。研究表明这种微纳分级结构的电极材料适用于制备高比能的锂离子电池,并表现出良好的充放电能力、循环稳定性和倍率性能。如在200m A/g电流密度下经140次循环后放电容量高达935m Ah/g;在1000m A/g电流密度下经250次循环后放电容量仍达到567.4m Ah/g。     

石墨烯/硅负极材料的制备及其电化学性能的研究

通过将亚微米硅与石墨烯进行原位还原复合(SG1)和机械混合(SG2)这2种方式制备了不同的石墨烯/硅复合锂离子电池负极材料。SEM结果显示,2种复合物中硅颗粒都被石墨烯片层所包夹,且分散均匀;充放电测试表明,这2种复合方式均使复合电极的首次容量损失大大减小,循环稳定性得到很大提高,其首次放电比容量分别为2 070.5mAh/g和1 534.2mAh/g,循环12次后均保持在1 000mAh/g以上;通过EIS阻抗谱对硅复合电极的导电性以及电极结构的初步研究,发现复合电极本身导电性以及材料的电接触性远优于纯硅,电极结构也相对稳定。     

超级电容器极板材料二氧化锰改性的实验研究

为了降低超级电容器中RuO_2电极材料的成本,研究价格低廉、对环境友好的MnO_2电极材料的制备及性能。为了进一步提高其比电容特性,采用金属离子V掺杂的方式,提高MnO_2的导电性能、改变其晶型结构。实验采用溶胶凝胶法制备掺V改性MnO_2电极,通过吸附性能测试和循环伏安特性实验筛选制备条件。结果表明,钒掺杂、酸化改性后的电极不仅吸附性能好,充放电电流增大,响应速度快,伏安特性曲线的面积还明显增大,电化学性能有了很大提高;XRD表征结果证实改性后的电极含有晶态、非晶态MnO_2,因而比表面积较大,反应活性位点增多,是提高电化学性能的关键。     

LiMn_2O_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2混合正极材料性能研究

将商业化尖晶石材料Li Mn2O4(LMO)和层状三元正极材料LiMn_2O_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)按照一定比例混合,考察混合工艺对两种电极材料结构和电化学性能的影响。结果表明,球磨后混合材料的粒径减小;同时LMO的引入改善了NCA的循环稳定性和倍率性能,当LMO∶NCA的混合配比为7∶3时,混合材料具有最佳的性能,其50次循环后的容量保留率为94.89%,5 C倍率下的放电容量为90.2 m Ah/g;充放电测试表明球磨混合材料循环性能稳定,50次循环后容量保持率较高;球磨混合也改善了NCA的高倍率性能。     

PANI/MnO_2电极的制备及其在超级电容器中的应用

以盐酸为掺杂剂,苯胺为单体,过硫酸钾为引发剂,用MnO_2作添加剂,以水溶液聚合法制备了导电聚苯胺/MnO_2复合电极材料。将所制备的材料制作成超级电容器用的电极片,通过对电极材料进行CV测试、阻抗测试及超级电容器充放电测试,探讨了MnO_2添加量对聚苯胺/MnO_2复合电极的电化学性能影响。结果表明,当苯胺用量为0.3 mol时,MnO_2添加量为1.5 g时所制备的聚苯胺/MnO_2复合电极材料具有最佳的电化学性能。基于该电极片的超级电容器比电容高达408 F·g~(-1)。     

合成方法对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料结构与性能的影响

本文用高温固相法和共沉淀法合成了层状结构的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料.用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、电化学工作站、充放电仪等设备测试了该材料的结构和电化学性能.结果表明共沉淀法合成的材料层状结构更明显,颗粒的粒度小,材料的可逆性好.放电比容量和循环性能均优于高温固相法合成的材料.     

α-Fe_2O_3空心微米球的制备及储锂性能研究

以异丙醇-丙三醇为反应溶剂,利用溶剂热法制备出α-Fe_2O_3空心微米球。采用X-射线粉末衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的形貌和结构进行表征,结果表明,产物是由平均厚度约为5 nm的纳米片自组装而成的α-Fe_2O_3空心球。将产物组装为锂离子电池,并对其储锂性能进行研究,实验结果表明,α-Fe_2O_3空心微米球具有较大的充放电容量和良好的循环稳定性。本研究为发展高容量的锂离子电池负极材料提供了可行的途径。     

铝-空气电池用石墨烯掺杂复合催化颗粒性能实验研究

采用石墨烯(GO)掺杂,以KMnO_4作为苯胺单体聚合引发剂,直接反应合成GO/PANI/MnO_2三元复合催化颗粒,优化MnO_2氧还原反应(ORR)催化性能。采用XRD、FE-SEM研究其颗粒特性和表面形貌,极化曲线、循环伏安、交流阻抗法研究空气电极氧化还原反应过程。结果表明,该复合催化颗粒具有粒度小、比表面积高等特性,空气电极极化和阻抗特性随复合催化颗粒含量不同而变化,GO/PANI/MnO_2在催化剂中占75%时呈现优良催化效果及循环稳定性。含复合催化颗粒的空气电极比单一MnO_2催化颗粒的电极可提升放电平台电压近0.1 V,放电时间延长近100%。所获结果可为复合电化学催化剂组成设计与性能优化提供新数据和技术应用方案。     

超薄片状MnO_2的制备及其电化学性能研究

采用简单、快捷的液相沉淀法制备得到MnO_2,同时研究不同表面活性剂添加量对材料形貌及性能的影响。通过XRD和SEM对材料的结构和形貌进行了表征。将所得MnO_2材料用作超级电容器电极进行电化学性能测试,结果显示:添加0.1g十二烷基磺酸钠(SDS)所得MnO_2的比容量最高,循环性能最好。