电纺聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器中的应用

静电纺丝法制备聚丙烯腈（PAN）基纳米纤维具有较大的比表面积、较高的机械强度、优异的纳米结构及良好的化学稳定性。以PAN纳米纤维为基础,进行多方位设计与合成的电极材料在超级电容器中表现出优异的电化学性能,具有广阔的应用前景。本文根据电极材料分类,主要综述了近年来PAN基多孔结构电极材料、杂原子掺杂电极材料以及与碳系材料、导电聚合物、金属氧化物复合等电极材料的研究进展;讨论了电极材料的结构特征、制备方法及其提高电化学性能的原理;最后指出了上述研究中存在的问题,并对未来PAN基电极材料在超级电容器的发展前景进行了展望。     

静电纺丝/静电喷雾技术在电池领域的应用进展

在制备纳米材料的各种方法中,静电纺丝和静电喷雾技术在过去数十年中开辟了低成本、简便、高效和可连续的纳米纤维制造技术路线,引起了科研工作者的广泛关注。本文介绍了静电纺丝和静电喷雾技术的基本原理、影响参数及种类（溶液静电纺丝、熔融静电纺丝、气流静电纺丝、乳液静电纺丝、同轴静电纺丝、多喷嘴静电纺丝和无针静电纺丝）,并阐明了不同静电纺丝技术种类的原理及特点。文章进一步着重介绍了静电纺丝和静电喷雾技术的优势及其在电池领域的前沿应用,特别是在锂离子电池、燃料电池、太阳能电池及超级电容器的应用,最后展望了静电纺丝和静电喷雾先进制造技术面临的挑战和发展前景。     

碳纤维包裹金属氧化物的电容器用柔性电极及制备方法

正本发明公开一种碳纤维包裹金属氧化物的电容器用柔性电极及制备方法,通过对金属氧化物纳米粒子表面修饰等,可利用静电纺丝技术制备碳纳米纤维(一维碳材料)腔内包裹金属氧化物纳米粒子柔性膜,用于柔性超级电容电极。不仅柔性好,而且碳纳米纤维可为金属氧化物那纳     

静电纺纳米纤维修饰电极的研究进展

静电纺丝纳米纤维较传统纳米材料有许多独特的性能,静电纺丝纳米纤维修饰电极的研究是其新热点;按修饰方法的不同,静电纺丝纳米纤维修饰电极分为直接修饰和非直接修饰电极两大类。综合近年来国内外的静电纺丝纳米纤维修饰电极相关研究,阐述了静电纺丝技术直接修饰电极、静电纺丝技术非直接修饰电极的相关纳米纤维材料的制备、特性及应用;指出由于静电纺丝纳米材料的多样化与优异性,静电纺丝纳米纤维修饰电极具有灵活性与灵敏性,其在生物传感器、生物芯片、染料电池等方面的应用极具开发潜力,在未来多个领域和研究中发挥重要作用。     

煤基石墨烯/炭纳米纤维复合材料的制备及其电化学性能

作为一种高性能新型储能器件,超级电容器具有功率密度高、充电时间短、绿色环保等诸多优点,决定超级电容器性能的关键因素是电极材料的性能。以煤为原料,通过高温热处理、化学氧化及等离子体还原技术制备得到煤基石墨烯;进一步将煤基石墨烯与聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝技术复合制备得到煤基石墨烯/炭纳米纤维(PM-CG)复合材料,以期借助于石墨烯所具备的高导电性、电子迁移率等性能获得具有优良电化学性能的电极材料。采用物理吸附仪、扫描电镜以及透射电镜等仪器对所制备的炭纳米纤维进行了表征,并通过电化学工作站研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,煤基石墨烯成功掺杂到炭纳米纤维中,所制备的PM-CG复合材料在6 mol/L KOH电解液中的比电容值可达225.1 F·g~(-1),是同样条件下纯PAN炭纳米纤维比电容值的2.57倍。     

基于导电聚合物柔性超级电容器电极材料的研究进展

柔性超级电容器具有灵活性高、充放电速度快、功率密度大、绿色环保、安全性高、成本低等优越性能,在可穿戴电子设备领域具有重要的应用价值。纯导电聚合物电极材料的循环稳定性和电化学性能有限,而导电聚合物复合其他导电材料形成的复合电极能改善其循环稳定性和电化学性能。根据近年来不同导电聚合物基柔性超级电容器电极材料的研究进展,介绍了以导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩)基复合材料作为柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究。     

一维有序聚苯胺纳米阵列在超级电容器中的研究进展

从聚苯胺（polyaniline, PANI）的结构特征和导电机理出发,详细叙述了一维有序PANI纳米阵列的优点及各种制备方法,指出了PANI纳米阵列作为超级电容器电极材料的优势。根据电极材料分类,重点综述了PANI阵列结构基与导电高分子材料、碳材料、金属氧化物复合作为超级电容器电极材料的应用情况;讨论了这些电极材料的结构特点、制备方法、提高电化学储能性的机理及上述研究中存在的问题;最后根据存在的问题,提出进一步优化PANI阵列结构基电极材料电化学性能的制备方法与策略,并对未来PANI阵列结构基电极材料在超级电容器的发展前景进行了展望。     

纤维基柔性超级电容器研究进展

介绍了纤维基柔性超级电容器工作原理;详述了不同类型纤维基柔性超级电容器的构成、性能和特点;并展望了纤维基柔性超级电容器未来的研究方向和趋势。根据组装方式的不同,纤维基超级电容器主要可分为并列型、扭转型、缠绕型、同轴型和轧制型。并列型纤维基超级电容器制备简便,但能量存储性能受到限制,兼容性差;扭转型和缠绕型纤维基超级电容器具有较高电极间离子交换效率,操作简便,耐久性相对较差;同轴型纤维基超级电容器制备过程相对复杂,具有较高的电容性能和结构强度;轧制型纤维基超级电容器制备简便,能够提高组装器件的储能性能,但对于制备材料的要求较高。相比其他类型超级电容器,同轴型纤维基超级电容器具有更高的比容量和电化学性能,与织物的结合能力更加优异,将成为制备柔性储能器件和智能纺织品的主要纤维基超级电容器。     

MnO2基超级电容器电极材料

超级电容器作为一种新型的储能装置,具有长寿命、高功率等特点,在诸多领域内有广泛的应用前景。在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。二氧化锰(MnO₂)具有原料易得,价格低廉,来源广泛,环境友好等优点。综述了MnO₂超级电容器电极材料的储能机理,纳米MnO₂的微观结构与电化学特性之间的关系,并从纳米MnO₂的制备及其综合改性角度,综述其合成、掺杂改性、复合方法在MnO₂基电极材料的新进展,指出了MnO₂基超级电容器电极材料的主要研究方向。     

木质素基碳纤维复合材料在储能元件中的应用研究进展

基于木质素天然高分子成本低、可再生性、来源丰富、制备工艺简单以及结构可控等优势，将其制备成碳纤维并应用于超级电容器、可充电电池等储能元件，进一步发挥其充放电速度快、能量密度高和循环寿命长等优异的性能，已得到证实及应用。本文系统综述了近年来利用纺丝方法制备的木质素基碳纤维的过程工艺与纤维性能，并基于木质素基碳纤维在结构设计上的多样性，重点总结了不同木质素基碳纤维用作超级电容器和可充电电池电极材料所表现出的差异化电化学性能。此外，对木质素基碳纤维复合材料的发展前景和面临的挑战进行了展望，为木质素基碳纤维复合材料的下一步研究和开发提供思路。     

石墨烯制备电容器电极材料方面的研究进展

超级电容器性能很大程度上取决于电极材料。石墨烯复合材料因其较高的比表面积,良好的导电性能和较强的稳定性,是超级电容器电极领域的研究热点。本文综述了石墨烯的研究历程、石墨烯的制备方法、多种石墨烯复合材料的制备和性能,并对石墨烯在电容器电极材料方面的发展趋势进行了展望。     

石油焦基活性炭电极的研究进展

超级电容器是一种新型储能装置,具有充电时间短、寿命长、绿色环保等特点。石油焦基活性炭是超级电容器常用的电极材料,它的研究发展制约着电容器性能的进一步提高。简述了活性炭电极在超级电容器中的应用,并重点介绍了石油焦基活性炭电极的研究进展。     

高体积能量密度石墨烯基超级电容器的研究概述

随着电动汽车和智能器件的快速发展,超级电容器的体积性能相比于质量性能越来越受到人们的关注。为了提高超级电容器的体积能量密度,人们研究了各种新型电极材料,并对其体积性能进行了详细的分析和评价。高密度电极作为超级电容器的核心器件,其具备较高的体积能量密度和优越的倍率能力是提高能量存储的关键。石墨烯具有独特的物理化学性质,被广泛认为是超级电容器理想的电极材料,然而其孔隙率和堆叠密度之间的矛盾制约着超级电容器的体积能量密度。为了平衡石墨烯电极材料的孔隙率和堆叠密度之间的矛盾,人们开展了大量的研究。本文介绍了近年来以致密石墨烯材料作为超级电容器电极的研究进展。从孔隙尺寸、孔隙连接性和复合材料的角度分析不同致密石墨烯基电极材料的设计,并介绍了不同的高能量密度超级电容器的石墨烯基电极材料的制备途径。     

石墨烯超级电容器的研究进展及其应用

综述了石墨烯超级电容器的研究进展,包括石墨烯的制备、改性、与赝电容电极材料的复合,石墨烯超级电容器特殊结构的设计、电解液的选择、柔性超级电容器的制备等。在石墨烯超级电容器的实际应用中,主要介绍了石墨烯的生产现状、超级电容器的厂家及应用情况,并指出未来超级电容器的应用重点将从消费电子逐渐向混合动力电动车和新能源领域转移。     

活性炭基超级电容器电极的制备及性能研究

以神华宁煤集团优质太西煤为原料,经物理化学法在800~850℃条件下活化处理,制备出超级电容器用煤基活性炭,并对改性前后活性炭的孔结构和形态进行表征。通过循环伏安、恒流充放电等测试手段,对该样品作为超级电容器电极材料而制备的电容器特性及其比电容进行研究。结果表明,以本实验所得太西煤基活性炭为原料制备的超级电容器电极抗化学腐蚀性能强、热膨胀系数较小、密度低,且具有优良的导热和大电流导电性能。     

明胶基静电纺丝纳米纤维及其应用

介绍了溶液的黏度、电导率、表面张力和溶剂的挥发性等对静电纺丝制备纳米纤维薄膜的影响,静电纺丝技术的分类,以及采用可降解的明胶等物质通过静电纺丝技术制备明胶基纳米纤维薄膜,综述了静电纺丝明胶基纳米纤维薄膜在可食用薄膜、抗菌抗氧化薄膜、组织工程、纳米纤维敷料和过滤等方面的应用。     

微波法制备超级电容器电极材料的研究进展

阐述了双电层电容器和法拉第电容器不同工作原理,及超级电容器电极材料的不同制备方法及其对应的性能比较。详细介绍微波法在制备碳基、过渡金属氧化物及碳基/过渡金属氧化物复合电极材料方面的国内外研究进展。结果表明,微波法可有效地提高电极材料的电化学性能,有望成为电极材料及其他复合材料主要合成方式,为制备高性能电极材料提供坚实基础。     

电纺法制备锂电池纳米纤维材料的结构及应用

近年来,静电纺丝技术制备锂离子电池材料的研究在国际上相当活跃。介绍了静电纺丝技术制备的锂离子电池纳米纤维材料的结构,以及静电纺丝技术在制备氧化物、碳材料、聚阴离子材料、镍钴锰三元锂离子电池正负极材料和制备锂离子电池隔膜中的应用。静电纺丝这一纳米技术应用于锂离子电池领域,对于提高电池的能量密度、功率密度有着广阔的前景。相信随着研究的不断深入,静电纺丝技术制备锂离子电池材料将更加成熟并取得更多的突破。     

二氧化锰基纳米复合材料电极在超级电容器应用中的研究进展

超级电容器是一种具有高的功率密度、良好的循环稳定性和快的充放电速率的储能器件。与传统的电容器相比,由于受到较高的成本和较低能量密度的限制,超级电容器目前仍很难替代传统能源。在此前提条件下,寻求一种电化学储能能力更强、成本更低的电极材料是目前超级电容器电极材料的研究重点。二氧化锰由于其价格低廉、来源广泛和能量密度高的优点成为当前研究最为广泛的电极材料之一。该文以二氧化锰基的纳米复合材料为研究对象,从二氧化锰的制备与改性方法的角度出发,总结了当前二氧化锰基的纳米复合材料在超级电容器方面的应用研究进展,并对未来的发展趋势提出了展望。     

静电纺丝法制备聚合物功能纤维的研究进展

静电纺丝是一种可以直接、连续制备聚合物纳米纤维的新方法。通过静电纺丝法制备的直径在几纳米到几百纳米的纤维在很多领域都有潜在的应用。简单介绍了静电纺丝的原理、发展以及在各领域的应用前景,综述了静电纺丝纤维作为功能材料在吸附过滤、导电导热和保温隔热等方面的应用,并对静电纺丝技术在制备聚合物纳米纤维功能材料方面的发展前景作出了展望。