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。     

模板法制备超级电容器活性炭电极材料

以硅溶胶为模板剂,酚醛树脂为炭源,采用模板法制备了超级电容器活性炭电极材料。利用SEM和BET对实验制备的活性炭进行了分析和表征。以实验研制的活性炭为电极材料,通过循环伏安和恒流充放电测试对其电容性能进行了研究。结果表明:实验研制的活性炭的比表面积为1840m2/g,在7.5×10–3A/cm2的电流密度下,其比容达到290F/g。     

活性炭-聚吡咯混合电容器的电化学性能

低温下(0℃)化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯。分别以聚吡咯和活性炭为电极材料组装成电化学电容器。采用扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试仪研究了混合电容器的电化学性能。结果表明:低温下合成的聚吡咯呈颗粒状堆积,粒径为100～300nm;电流密度为6×10–3A/cm2时,混合电容器在1mol/LNa2SO4电解液中比电容高达178.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的88.4%,漏电流仅为0.16×10–3A/cm2。     

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%。     

用作超级电容器电极材料的酚醛树脂基活性炭

以酚醛树脂为原料,采用水蒸气活化,制备了炭纤维和泡沫炭粉两种活性炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜和物理自动吸附仪对两种活性炭的形貌与孔结构进行了表征;另外采用循环伏安法和恒流充放电法,对其充放电性能进行了研究。结果表明,在1.0mA电流下充放电,炭纤维和泡沫炭粉的充电比电容分别为176.7和144.4F.g–1,放电效率分别为88.2%和85.1%;随着充放电电流的增大,二者充放电容量减小,放电效率提高。循环伏安测试表明在600mV.min–1扫描速率下炭纤维的电化学窗口大于泡沫炭粉。     

微波加热一步制备超级电容器用多孔炭

为了降低超级电容器用多孔炭的成本,以花生壳为原料,磷酸为活化剂,采用微波加热法一步制备了多孔炭,研究了该多孔炭的电化学性能。结果表明,当磷酸/花生壳质量比为3,微波功率为600 W,加热时间为20 min时,所制多孔炭的比表面积为1 494 m2/g。随着磷酸/花生壳的质量比从0.6增加到3,多孔炭的比表面积逐渐增大。在电流密度为50 mA/g时,所制电极的比容达196 F/g,300次循环后,其比容保持率为92.7%。     

活性炭前处理对双电层电容器性能的影响

制备了沥青焦基活性炭双电层电容器用电极材料,将其分别经水洗、酸洗以及超音速气流粉碎处理。在1 mol/L(C2H5)4NBF4/碳酸丙烯酯电解液体系中进行电化学测试,对比评价了各活性炭前处理方法对电容器电化学性能的影响。结果表明,酸洗后活性炭电极比电容提高7%达到163 F/g,高功率放电性能明显改善,当电流密度由70 mA/g增加到1 A/g时,其电极比电容保持率为88%;活性炭进行超细粉碎后不利于电化学性能的提高。     

碳点离子液体复合物的制备及其在超级电容器中的应用

以1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸离子液体和果糖为原料,微波作用下一步制得一种新型碳点离子液体复合物,用此复合物代替部分导电剂和粘结剂制成新型炭基超级电容器,并与传统的炭基超级电容器进行了比较研究。结果表明:所制复合物中有大量直径小于4nm的碳纳米粒子,70℃时电导率达到13.26×10–3S·cm–1。所制超级电容器充放电效率由传统炭基超级电容器的89.1%提高到97.3%,比电容由115.7 F.g–1提高到251.1 F·g–1,内阻由1.95Ω 降低为1.23Ω ,且循环性能显著提高。     

纳米二氧化锰的超电容特性研究

利用化学混合法制备了非晶二氧化锰/导电碳黑复合材料,比表面积达168.40m2/g,一次粒子粒径达100nm以下,显示出良好的电容特性,单电极比容可达410F/g。以活性炭作负极组装成电容器,工作电位窗达1.6V,比容量可达35F/g以上,且电容器经500次充放电循环后容量衰减不到5%。     

MnO_2/13X分子筛复合材料的制备及电化学电容性能

采用化学沉淀法制备了MnO2/13X分子筛复合材料,并使用XRD对其结构进行了分析。在浓度为1mol·L–1、电位为–0.10～+0.58V的KOH电解液中,应用循环伏安和恒流充放电技术对该复合材料的电化学电容性能进行了研究。结果显示:在制得的MnO2/13X复合材料中,MnO2具有无定形结构。当MnO2质量分数为30%时,在100mA·g–1电流密度下,该复合材料的比电容达到134F·g–1,电化学电容性能良好。     

氧化改性Ni(OH)2的电化学电容特性研究

为获得高比电容量电极材料,制备出氧化改性Ni(OH)2,并对样品进行了XRD和XPS分析,通过恒流充放电测试分析了氧化改性Ni(OH)2/活性炭非对称型电化学电容器的电容特性,讨论了活性炭与氧化改性Ni(OH)2质量比对比电容量的影响。结果表明,氧化改性Ni(OH)2电容器性能稳定,稳定工作电压可达1.60V;在活性炭与氧化改性Ni(OH)2质量比约为2.7时,比电容量高达93.78F/g。     

CaMoO4/GO复合材料的制备及其超级电容器性能

采用水热法成功合成了CaMoO₄/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能研究合成的纳米复合材料。结果表明,CaMoO₄/GO电极在电流密度0.5 A/g时比电容高达571.82 F/g,并且在1 A/g的电流密度下,经过1000次循环后的比电容保持率仍为84%。为了测试电极材料的实际应用效果,全固态超级电容器(ASC)分别使用CaMoO₄/GO和活性炭(AC)作为正极和负极进行组装。组装的ASC在功率密度1710.3 W/kg下显示出25.18 W·h·kg^-1的能量密度,并且能通过串联4个ASC为红色发光二极管供电。上述结果表明CaMoO₄/GO电极材料在高性能储能设备的应用中具有非常大的潜力。     

Mn_3O_4电极的制备及电化学性能研究

在C4H6MnO4.H2O水溶液中,采用电化学沉积法制备了Mn3O4电极,研究了所制电极的微观结构及性能。结果表明,当电沉积液中添加有NaNO3时,所制Mn3O4电极具有纳米级薄片所构成的多孔表面,且性能优异,其电化学传递阻抗小,比容达到122.5 F.g–1,比未添加NaNO3时提高了70%。     

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。     

FeCo2S4/Ni(OH)2的合成及超电容性能研究

将多组分活性材料组合成新的结构用作电极材料是提高超级电容器性能的一种有效措施。采用典型的两步水热法与电沉积法制备了FeCo2S4/Ni(OH)2复合纳米材料,并表征其物理及电化学性能。结果表明,FeCo2S4纳米花被电沉积上的Ni(OH)2纳米片包围,形成三维互连网状结构,有利于电极材料与电解液的充分接触。所得的FeCo2S4/Ni(OH)2复合电极材料显示出极高的比电容(当电流密度为1 A·g^-1时,比电容达1588.2 F·g^-1)、优异的倍率性能及循环稳定性。此外,以FeCo2S4/Ni(OH)2为正极、活性炭为负极组装了非对称超级电容器。结果显示,非对称超级电容器具有高能量密度及良好的循环稳定性。     

Ni-MOF衍生的NiMoO4材料的超电容性能

开发可控的NiMoO4纳米结构合成方法是获得高性能赝电容器电极材料的关键.以Ni-MOF为前驱体,采用模板转化法合成NiMoO4纳米球,以改善其结构并提升电化学性能.采用XRD、FTIR和SEM对所制备的NiMoO4样品的结构和形貌进行表征,并通过氮气吸脱附表征了其孔径和比表面积.MOF衍生的NiMoO4纳米球由超薄的...     

有序介孔炭的合成及电容性能研究

以蔗糖为前驱体,SBA—15介孔分子筛为模板合成了有序介孔炭(OMC)。研究了OMC的结构及电容性能。结果显示:OMC具有二维六方(P6mm)有序结构,比表面积为1046m2/g,孔径为3.7nm,孔容为1.27cm3/g,在1mol/L的硫酸溶液中有良好的电容特性。在充放电电流密度为200mA/g时,OMC比容量达到127.2F/g,当电流密度增大到1200mA/g时,其比容量仍维持在109.8F/g,能够满足快速充放电的要求。较之普通活性炭,OMC的时间常数从10s缩短为5s,高频电容特性和功率性能优异。     

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。