碳纳米管作为超大容量离子电容器电极的研究

本文采用碳纳米管作为超大容量离子电容器的电极材料,研究了硝酸改性处理、粘结剂对电极的电容器性能的影响,探讨了其电容的形成机理.当用硝酸改性处理的碳纳米管作电极,用30%(wt)的H₂SO₄作电解质溶液时,所得超大容量离子电容器不仅能形成双电层电容,也能形成赝电容,从而得到了69F/g的比电容;同时碳纳米管电极超大容量离子电容器具有良好的频率响应特性.     

20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管膜片式电极.基于该种材料的超级电容器电极比容量达到42F/g并表现出良好的大电流放电特性.本文采用多种研究方法对基于该种材料的双电层电容器的电化学特性进行了详细的研究.本文还开发了全新的超级电容器组装工艺,采用该工艺组装的碳纳米管超级电容器工作电压可以达到20V并具有良好的容量特性和阻抗特性.     

氧化镍超电容器的研究

使用传统的水解方法制备氢氧化镍胶体 ,在 30 0℃下进行烧结处理后得到具有特殊微结构及表面特性的超细氧化镍材料。电化学方法证明该材料制备的电极具有典型的电容性能 ,“准电容”比容量达 2 40 F/ g以上 ,优于普通的双电层电容器活性炭电容材料比容量。恒流充放电实验证明使用该材料制备的电容器具有良好的大电流充放电性能以及循环寿命 ,是一种极具发展潜力的储能器件     

电化学双电层电容器的研制

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极。基于该种材料的超电容器电极比容量达到36 F/g并表现出良好的功率特性。本文采用多种研究方法对基于该种材料的双电层电容器进行了详细的研究。     

碳纳米管-氢氧化镍复合电极电化学电容器

采用催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极。基于该种材料的超电容器电极比容量为36 F/g。研究了在碳纳米管薄膜基体上使用电化学方法沉积氢氧化镍的新工艺,制备出碳纳米管/氢氧化镍复合电极。伏安特性曲线以及直流充放电实验证明复合电极的单电极比容量达到63 F/g,交流阻抗谱证明复合电极具有优良的阻抗特性。     

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。     

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。     

氧化钌及其复合电极的制备与性能

在三氯化钌(RuCl3)水溶液中,采用循环伏安法在铜电极表面电沉积氧化钌(RuO2)作为超级电容器电极材料。为了提高材料的电化学性能,在电沉积液中引入了氧化石墨烯(GO)水溶液,制备出RuO2/GO复合电极。采用扫描电镜(SEM)观察两种电极的表面形貌,发现氧化钌及其复合电极经60℃干燥处理1 h后,颗粒更均匀且存在明显的多孔特征,电极材料具有良好的表面特性。电化学测试结果表明,扫描速度为0.1 V/s、工作电位窗口为1 V时,两种电极比电容分别为636.5和938 F/m2,功率密度分别为31.83和46.9 W/m2。因此,RuO2/GO复合电极具有较好的电容特性,适合用作超级电容器电极材料。     

基于脉冲电沉积法制备RuO2材料及其超级电容器性能

RuO₂作为一种比较优秀的电极材料,在超级电容器中具有较大应用,但RuO₂电容性能受限于颗粒粒径大小以及分散性。为解决RuO₂颗粒容易团聚和分散性较差的问题,以RuCl₃·nH₂O为前驱体,采用新型脉冲电沉积法在泡沫Ni上电沉积RuO₂作为超级电容器的电极材料。并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及电化学工作站表征材料的表面微观形貌、物相组成和电化学性能。结果表明：分别电沉积15 min和30 min, RuO₂在Ni上生长为一层50 nm和150 nm厚度均匀的薄膜;电化学性能测试表明其内阻较低以及充放电时间较长;电沉积15 min的P15样品在20 mV/s扫描速率下具有576 F/g的比电容,在1 A/g电流密度下具有400 F/g的比电容。因此,脉冲电沉积法制备的RuO₂材料具有比较优异的性能,在超级电容器的电极材料制备中具有一定的应用前景。     

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。     

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.     

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。     

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。     

纽扣型液体双电层电容器的研制

极化电极、电解液和隔离膜是液体双电层电容器的主要组成部分。实验分析了它们对电容器电性能的影响。在此基础上 ,试制出的模型电容器的电容量 C超过 1F,漏电流 IL (2 V偏压下 )小于 0 .5 m A,等效串联电阻 ESR低于 10Ω。     

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%。     

电化学电容器最新研究进展 I.双电层电容器

主要依据最近5年来的相关文献,综述了双电层电容器的最新研究进展。介绍了碳材料、电解液、表面改性、沉积金属氧化物和嵌入导电聚合物对碳电极电化学电容器的影响。新材料的开发和利用极大地提高了双电层电容器的性能,降低了原料成本,同时也拓宽了人们的研究范围。     

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。     

室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中的应用

将碳纳米管制成薄膜电极,以二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSI)-1,3-氮氧杂环戊-2-酮(OZO)室温熔盐为电解液,装配成模拟电容器。测试结果表明,比电容为20.5F/g,工作电压可达2.0V以上,循环充放电500次后容量损失小于5%。室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中表现出良好的电化学兼容性,具有良好的热稳定性,是超级电容器非常有前景的新型电解液。