ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo2O4的超级电容性能

双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo₂O₄纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo₂O₄,比电容达1 047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo₂O₄的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo₂O₄为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0～1.6 V循环2 000次后,电容保持率为81.3%。     

四氧化三钴/氧化石墨烯的合成及电容性能

采用水热合成法,以CoCl2·6 H2O为原料、尿素为沉淀剂,制备Co3O4/GONS复合体作为超级电容器的电极材料。对样品的物相结构、微观形貌和电容性能进行表征和测试。结果表明:纯Co3O4材料呈纳米纤维状;复合一定量的GO后,Co3O4呈现片状孔隙结构,由很多10~20 nm的微小颗粒相互连接构成,并且Co3O4薄片紧凑成束状分布在GO表面上。由于静电吸引及配位作用形成的GO对Co2+离子的限域效应,确保了钴氧化物在纳米GO片上的二维可控生长。Co3O4/GONS电极材料具有较好的电容性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容能达到444 F/g,比纯Co3O4的比电容(298 F/g)提高了49%;当电流密度增加至5 A/g时,比电容还能保持在262 F/g。     

煅烧温度和补锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

用化学共沉淀法制备前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2,通过高温固相法制备了正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2。用XRD、SEM、电化学性能测试和电化学阻抗谱分析了煅烧温度和补锂量的影响。样品具有完整的α-NaFeO2层状结构。n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)=1.12∶1.00、在840℃下煅烧12 h所得样品,在4.30～2.75 V的0.2C首次可逆放电比容量为154.50mAh/g,第20次循环的容量保持率为92%。     

GP/NiOOH/Ni(OH)_2的制备及电化学性能

用化学沉积法制备石墨烯(GP)/Ni OOH/Ni(OH)2多层次多孔复合材料。SEM分析发现:Ni OOH/Ni(OH)2在石墨烯表面形成多孔结构,负载了多孔Ni OOH/Ni(OH)2的石墨烯又进行堆积。复合材料的循环伏安测试表现出典型的赝电容特性,比电容高于纯Ni OOH/Ni(OH)2。石墨烯与Ni OOH/Ni(OH)2的配比对电化学性能影响较大,样品GP/Ni-30(石墨烯为0.1 g,1 mol/L Ni SO4为30 ml)的比电容在电流为2 A/g、10 A/g电压为0~0.45 V时分别为2 178 F/g和1 444 F/g。     

Co3O4和NiO的制备及掺入乙炔黑后电化学性能

采用稀释后的氨水作为反应试剂合成Co_3O_4和NiO过渡金属氧化物,是一种环保简单的方法。以Co_3O_4为例将活性物质与导电剂乙炔黑按照不同的摩尔比(4∶1、6∶1、8∶1和10∶1)制备电极,在1 mol/L的KOH电解质溶液中采用三电极测试系统进行电化学测试,结果显示:当摩尔比为8∶1时电极材料具有最佳的电化学性能,Co_3O_4呈现出了典型的赝电容特性,在1 A/g的电流密度下比电容达到394 F/g。按照此摩尔比(8∶1)对NiO进行测试,比电容达到了140F/g。     

空心球NiO水热法制备及电化学性能

以Ni(NO3)2·6 H2O和Na OH为原料,柠檬酸(CA)为模板利用水热法制备了前驱体,然后烧结制得了球形Ni O材料,在生成空心球结构的过程中柠檬酸起到了重要的作用。CA与Ni(NO3)2的摩尔比为1∶3时得到的Ni O,X射线衍射(XRD)分析及扫描电子显微镜(SEM)形貌观察表明该材料主要呈现弱结晶态结构,空心球体结构表面为纳米片交错成空间网络。BET测试表明该材料的比表面积为236 m2/g,孔径分布约4 nm,且疏松,具有良好的OH-离子传递特性。循环伏安和恒流充放电测试表明,该材料有高的电化学活性,在5 m A/cm2电流密度下,氧化物比电容达457 F/g。     

双电层电容器用淀粉基微孔炭微球制备及性能

以具有天然球形颗粒结构的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体,通过(NH4)2HPO4活化和KOH二次活化制备微孔炭微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附-脱附分别对样品的形貌特征和孔隙结构进行表征,并在6mol/L KOH电解质溶液中对样品进行电化学测试。结果表明:经二次活化后可制得比表面积2 325 m2/g,总孔容1.11cm3/g,微孔孔容0.82 cm3/g的高微孔率活性炭微球。所制炭微球具有优异的电化学电容特性:在50 mA/g电流密度下,质量比电容为304 F/g;在1 000 mA/g较大的电流密度下,质量比电容为277.4 F/g;在200 mV/s快速电压扫描速率下,循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状。     

前驱体制备条件对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响.采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析.制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1000r/min.此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni):n(Co):n(Mn)=1.00:1.03:1.01.制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能.     

介孔碳/NiOOH/Ni(OH)_2-活性炭混合电容器的电化学性能

采用化学沉积法制备介孔碳/Ni OOH/Ni(OH)2复合材料,扫描电子显微镜法(SEM)图片显示,Ni OOH/Ni(OH)2在介孔碳表面上形成了多孔结构。通过改变反应物的加入量得到不同比例介孔碳和Ni OOH/Ni(OH)2的复合材料,电化学性能测试表明,电极材料MCN/Ni-30性能最佳,首次放电比电容可达1 358.8 F/g。分别以MCN/Ni-30和活性炭为正负极组装成混合电容器,通过改变正负极质量比研究介孔碳/Ni OOH/Ni(OH)2-活性炭混合电容器的电化学性能。结果表明:当正负极质量比为1∶1.5时,电流密度为200 m A/g,混合电容器在1 mol/L KOH电解液中的比电容为126.5 F/g,比能量达到44.96 Wh/kg。     

Co_3O_4/N掺杂三维石墨烯的制备及其电化学性能

通过简单易行的水热法,将Co_3O_4与N掺杂三维石墨烯进行复合,分别在70、80、90、100、110℃下水热反应12h制得样品。X射线衍射和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试表明,制得的样品为Co_3O_4与N掺杂三维石墨烯的复合材料,无其他杂质。电化学测试结果表明,在80℃下反应12 h制备的材料电化学性能最好,在电流密度为1 A/g时的比电容值为189.97 F/g,电流增大到10 A/g时,电容量保持率为76%,具有很好的倍率性能,经过500次充放电测试后,电容量保持率仍高达97.5%,且各材料内阻均小于1Ω。     

超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用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.研究了不同氧化剂用量,不同活性炭比表面积等对苯胺转化率及制得的复合材料电极性能的影响.在6 mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试.结果表明,在活性炭与苯胺摩尔比较小时,随着氧化剂量的增加,苯胺转化率逐渐提高,制得复合材料的电容特性却显著下降.在保持苯胺与氧化剂摩尔比不变时,提高活性炭与苯胺的配比,可以一方面提高苯胺转化率,另一方面提高聚苯胺/活性炭复合材料比电容值.当活性炭、苯胺、过硫酸铵的摩尔比为7∶1∶1时,苯胺收率达到95%以上,制得电极材料的比电容值由纯活性炭的239 F/g提高到409 F/g,提高近71.1%.     

Co8FeS8/氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能

采用一步水热法制备出Co8FeS8/氮掺杂石墨烯复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微共焦拉曼对材料结构、形貌进行表征;通过循环伏安、恒电流充放电以及交流阻抗对材料的电化学性能进行测试.结果表明:在1 A/g的电流密度下比电容为691.2 F/g;在电流密度为5 A/g下,经5000次循环后,电容保...     

间苯二酚/甲醛凝胶基多孔炭制备及性能研究

以常压下脱水干燥的间苯二酚(R)/甲醛(F)凝胶基树脂为前驱体,分别采用Na OH、KOH原位活化的方法制备出具有高比表面积、高比电容量的多孔炭材料。通过氮气吸附、循环伏安及恒流充放电等测试方法对多孔炭的结构与性能进行了表征。结果表明,KOH活化样品的孔结构比Na OH活化样品更发达,电化学性能更优异;KOH与RF凝胶质量比为2∶1时,活化制得的多孔炭比表面积达到1 974 m2/g;在7 mol/L KOH电解液中,KOH活化多孔炭的比电容最高达到266 F/g,在10 A/g的电流密度下容量保持率为70%以上。     

用电气石提高二氧化锰电极的电容性能

将具有特殊吸附特性的电气石与二氧化锰(MnO2)物理混合,制得电气石-MnO2电极。通过XRD、SEM对样品与电气石进行形貌与结构分析,用循环伏安、恒流充放电测试研究材料的电化学性能。当MnO2的质量为10 mg、电气石质量为12.5 mg时,电极在1 mol/L Na2SO4中,以0.25 A/g的电流在-0.1~0.7 V放电,比电容可达347.0 F/g;电气石还可改善电极的循环稳定性,经过400次循环,电极的电容保持率可提高到90%。     

铬掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

以乙酸盐为原料,采用高温固相法制备正极材料Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征,用恒电流充放电测试系统测试材料的电化学性能和循环性能。结果表明:合成的Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O2样品具有典型的空间群为R-3m的六方层状α-Na Fe O2结构,且结构完整,阳离子混排程度较低。颗粒大小分布比较均匀,粒径大小在300~900 nm。该样品在0.1 C、2.6~4.6 V下的首次放电比容量为187.6 m Ah/g,并表现出良好的循环性能。适当的Cr掺杂可以提高Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的晶体结构稳定性,使其具有良好的电化学性能。     

层状LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2正极材料的Al掺杂改性

通过共沉淀法制备了掺杂不同Al含量的LiMn1/3Ni1/3Co1/3-xAlxO2的锂离子电池掺杂性层状样品。对制得的样品进行充放电测试、循环性能测试、容量保持测试和循环伏安测试,对各样品的性能曲线进行分析后得到LiMn1/3Ni1/3-Co1/3-xAlxO2的最佳Al含量为1/24,有较良好的电化学可逆性和放电比容量。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析最佳掺杂比例LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的样品与没有掺杂的空白样品LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2之间的结构差异,表面掺杂后LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的颗粒更细、分布更均匀,还能有效抑制材料的阳离子混排,提高了晶体结构的有序化程度,并抑制了充放电过程中层状结构的坍塌,避免Li+通道被堵塞而影响材料的循环性能,使其具有更好的六方层状结构。进行0.5 C下的循环充放电测试,结果表明在450次循环后LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的容量保持率相比未掺杂的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,从71.16%提高到了87.43%,从而证明LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2有更好的循环性能。     

热还原制备的石墨烯材料的电容性能

用改进的Hummers法,通过热还原快速制备石墨烯电极材料。用XRD、FT-IR、SEM和比表面积测试分析样品的物相组成和微观形貌;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)技术研究样品的双电层电容性能。样品具有纳米片层结构,以200 mA/g和300 mA/g的电流在0.1~2.7 V充放电,放电比电容分别为124.56 F/g和103.54 F/g;以5~100 mV/s的扫描速率进行循环伏安测试,石墨烯电极表现出良好的双电层电容性能。     

凝胶—溶胶法制备掺杂Ni、Mn的LiV3O8

用凝胶—溶胶法,按n( LiV3O8)∶n[LiNiO2(或LiMn2O4)]=12∶1制备了掺杂Ni、Mn的LiV3O8,用XRD、循环伏安和恒流充放电测试对样品进行了分析.掺杂未对样品的晶体结构产生影响;掺杂Mn的样品在1.8～3.8V以0.1C循环,首次放电比容量为387.9 mAh/g,比未掺杂样品的299.9...     

Sr-Bi-O/MWCNT复合电极材料的制备及其电化学性能

为了获得具有优异电容性能的超级电容器电极材料,采用溶胶–凝胶法制备纳米材料—锶铋氧化物(SBO),并运用水热法合成Sr-Bi-O/MWCNT(多壁碳纳米管)复合电极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电化学测试等分析研究了复合材料的形貌、结构和电化学性能。结果表明,6 mol/L KOH电解液中SBO/MWCNT在1 A/g电流密度下比电容高达516.8 F/g,且高于SBO(446.5 F/g)和MWCNT(12 F/g)。将电流密度提高至5 A/g,其比电容仍维持在446.4 F/g。EIS测试结果表明其具有较好的频率响应。这些结果显示SBO/MWCNT是一种理想电极材料,在能量储存和转换装置中有巨大的应用价值。     

Dy掺杂NiO电极电化学性能的研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器的电极材料Dy掺杂NiO。通过XRD、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗测试对电极材料的性能进行了研究,结果表明:Dy掺杂改善了NiO电极材料的充放电可逆性,降低了电极的内阻。当n(Dy)∶n(Ni Dy)=0.02时,Dy掺杂NiO电极在2 mol/L KOH溶液中,以2 mA放电,比电容高达272 F/g。