多孔炭的孔结构与电化学性能的关系

研究了化学活化法制备的多孔炭的孔结构与电化学性能之间的关系,结果表明:在高浸溃比下可以制得中孔炭材料.在500 ℃下活化的活性炭循环性能比较差,但经900℃高温处理后,循环性能得到改善.提出并证实了"分组线性拟合法"在求多孔炭的有效比表面积及表面积比电容上的合理性.多孔炭在1 mol/L Et4NBF4/PC电解液中形成双电层的有效最小孔径为2.0 nm.     

电化学电容器用多孔炭的性能调节

提出了电化学电容器所用多孔炭材料的“六高”性能指标的大致范围,即:①高比表面积,>1 500 m2/g;②高堆积密度,比孔容<1.0 ml/g;③高中孔率,孔径12~40 nm的孔容量≥0.4 ml/g,孔径40 nm以上的中孔容量<0.05 ml/g;④高电导率,>1.0 S/cm;⑤高纯度,灰分<0.1%;⑥高性价比。分析了这些性能指标的必要性,论述了影响“六高”性能的因素及相互关系,总结了调节“六高”性能的经验。     

氮前驱体对含氮多孔炭电化学性能的影响

以纤维素为碳源,分别以尿素、三聚氰胺、哌嗪、L-组氨酸为氮源,以氢氧化钾为催化剂和活化剂,通过水解-交联-炭化过程,制备了一系列含氮多孔炭。通过氮气吸脱附、元素分析以及XPS等手段表征了材料的孔结构参数以及元素组成,并采用循环伏安法、恒电流充放电法以及交流阻抗法检测了含氮多孔炭的电化学性能。实验结果表明,吡啶氮对于多孔炭电化学性能改进效果最好,氮前驱体中的N=C键是决定含氮多孔炭中吡啶氮含量的关键因素;以三聚氰胺为氮源得到的含氮多孔炭吡啶氮的比例最高,且具有最高的比表面积2 210 m~2/g;当电流密度为0.1 A/g时,其整体比电容可达44.4 F/g,当电流密度提高至20 A/g时,其容量仍可达到35.8 F/g,倍率性能最好。     

桃胶基氮掺杂多孔炭的性能

比电容较低将限制炭电极材料在超级电容器领域的应用。以天然生物质桃胶为碳源,邻苯二胺为二级碳源和氮源,FeCl₃为氧化剂和造孔剂,经水热处理以及500℃炭化,制备氮掺杂多孔炭。通过SEM、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和N₂吸-脱附测试等,分析样品的形貌和结构,并对样品进行电化学性能测试。制备的氮掺杂多孔炭具有纤维网状多级孔结构,产率为54.6%,比表面积为459.72 m²/g;以0.5 A/g的电流在-0.4～0.6 V充放电,比电容为612 F/g。采用氮掺杂多孔炭组装的超级电容器,以0.5 A/g的电流在0～1.1 V充放电,比能量高达19.8 W·h/kg。     

多孔石墨化碳基材料制备工艺及电化学性能测试

介绍了锰配位化合物衍生的多孔石墨化碳基材料的制备方法及将之制作成为电极的方法,阐述了多孔石墨接地材料结构表征方式,从样品电化学性能、对称全电容器电化学性能两个方面展开了测试与分析。     

富硫共聚物的电化学性能研究

聚合物硫电极能够对多硫化物"穿梭效应"起到化学限域作用,明显改善锂硫电池硫电极的循环稳定性,但较差的导电性限制了其使用.通过扫描电镜分析不同涂覆厚度下的电极表面形貌;通过循环伏安(CV)和交流阻抗法(EIS)分析不同厚度聚合物硫电极的化学反应动力学和电池电化学性能;对比聚合物硫电极在不同涂覆厚度下,形成的不同硫负载量的锂硫电池硫电极的循环稳定性和倍率特性.实验结果表明涂覆厚度较小的富硫共聚物电极负载活性物质少,故电极内部电子能够快速转移到集流体并对外电路做功,在大电流充放电过程中,避免了电极的极化;相反,涂覆厚度较大的电极在小电流充放电过程中能存储更多电能,更适合做储能电池.     

HAP模板法制备有序多孔炭材料及其电性能研究

利用纳米羟基磷灰石(HAP)为模板,麦芽糖(MO)为碳源,通过固化、炭化等过程,制备有序多孔炭材料(HAP-C)。采用扫描电镜(SEM)、N2吸/脱附以及电化学分析方法等对HAP-C进行物理表征和电化学性能分析。结果显示,HAP/MO的质量比对HAP-C的比表面积、孔结构以及电化学性能有着重要影响。制备的多孔炭呈海绵骨架结构,具有较高的比表面积(1 073.5 m2/g)和大的孔容(3.28 cm3/g)。电化学测试显示,当HAP/MO的质量比为1∶2(HAP-C-1∶2)时,具有较高的质量比电容,在扫描速度为5 m V/s时,质量比电容达198 F/g;倍率性能测试显示,当电流密度增大25倍时,质量比电容保持率为58.0%,显示出良好的倍率性能。     

炭添加剂对铅酸电池负极板性能的影响

研究了炭添加剂种类(乙炔黑、炭黑及活性炭)和添加量(0.2%~0.8%)对铅酸电池负极板性能的影响。通过循环伏安、交流阻抗和计时电流对电化学性能进行分析。添加0.5%乙炔黑的负极板,电极反应电流和可逆性增强;随着炭黑添加量的增大,可逆性变差,添加量不宜超过0.4%;活性炭的添加量不应超过0.6%。     

三维多孔炭制备及在电容器中应用

以磺化沥青为前驱体,聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）为软模板剂,经KOH活化后制备出具有大-中-微孔相结合的三维层次孔多孔炭材料,其比表面积可达2 796 m2/g,中孔比表面积占比60%,孔体积达到1.78 cm3/g。将其应用到双电层电容器（EDLCs）,在有机电解液体系中0.05 A/g的电流密度下比电容可达167 F/g,10 A/g时电容保持率达到84%;在离子液体电解液中0.05 A/g的电流密度下比电容可达174 F/g,10 A/g时电容保持率为78%。在10 000次循环测试后,在有机系和离子液体电解液中的电容保持率分别可达94%和82%。     

聚丙烯腈基活化炭纳米球电极材料制备及性能

采用无皂乳液聚合法合成粒径为200~220 nm的聚丙烯腈纳米球,将其依次经过冷冻干燥、氧化稳定化、炭化活化处理,制备出超级电容器用炭纳米球电极材料。采用扫描电子显微镜、低温N2吸附及红外光谱仪对其表面形貌、孔结构及表面基团等进行表征,并对其电化学性能进行了测试。结果显示,在聚合物前驱体与KOH的质量比为1∶4,活化温度为800℃,活化时间为1 h的条件下,所制备的活化炭纳米球电极材料比表面积达2 361 m2/g,总孔容达1.2cm3/g。其电极在3 mol/L的KOH电解液中的比电容达246 F/g,且具有良好的充放电性能,漏电流仅为0.041 mA。     

超级电容器用多孔碳材料的研究进展

双电层电容器是近年发展起来的一种新型储能装置。制备双电层电容器电极的材料主要为多孔碳材料 ,目前碳电极材料电容器已成功地商业化。介绍了双电层电容器用活性炭粉、活性炭纤维和炭气凝胶等的制备方法、结构与性能的关系及结构控制等的研究进展。讨论了碳材料结构性能如比表面积、孔径分布、表面官能团等对双电层电容器性能的影响。同时介绍了双电层电容器用中孔碳材料的孔径控制方法如催化活化法、混合聚合物炭化法和模板炭化法等的研究发展情况     

聚吡咯/脲醛树脂多孔碳的超级电容性能

以脲醛树脂(UF)为前驱体,经高温碳化和氢氧化钾溶液活化处理,制备脲醛树脂多孔碳(UFC),采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/UFC复合材料。通过SEM、XRD和红外光谱等分析复合材料的形貌和结构特征;采用循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电测试复合材料的电化学性能。PPy/UFC复合材料比单独的PPy和UFC具有更高的比表面积和更好的电化学性能,以4 A/g在-1.0~0 V循环,比电容为545 F/g,循环2 000次的电容保持率为91%。     

多孔碳的模板法制备及其双电层性能研究

以Na型Y沸石分子筛为模板.糠醇为碳源,制备了孔径分布集中的微孔模板碳材料.所得模板碳的比表面积最大为826 m2/g,孔径主要集中在1.1 nm和1.6 nm.通过恒流法和循环伏安法分析了模板碳电极分别在1.5 mol/L NaOH、KOH、NaCl、Na2SO4 电解液中的电化学性能,研究了电极材料孔结构与电解质离...     

多孔微晶炭的制备及储锂性能研究

将AR树脂液相炭化、高温炭化后,通过KOH活化及氢气还原制备了多孔微晶炭。采用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了炭化、活化及氢气还原样品的孔结构、微晶结构和表面化学性质,并通过恒电流充放电测试和循环伏安测试研究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:炭化样品首次可逆比容量为565.6 mAh/g,活化样品高达925.3 mAh/g,但循环性能欠佳;经氢气还原后首次可逆比容量仍可达684.0 mAh/g,30次循环后维持在约600 mAh/g,具有很好的循环性能。     

超级电容器用活性炭的制备及性能

以杏壳活性炭为原料,KOH为活化剂,制备了活性炭样品,并以1 mol/L LiClO4/PC溶液作电解液,组装成模拟电容器,进行电化学性能测试。活性炭的比电容随碱用量的增加而增高,最高达到161 F/g。比电容随比表面积的增加而升高,比表面积高于2 000 m2/g后,增加程度逐渐变小。     

新型微晶炭与商品活性炭的结构与电容性能

采用X射线衍射(XRD)和N2吸附法分析了一种新型微晶炭和商品活性炭YP15的晶体结构和孔结构,并采用恒电流充放电对比研究了两者的比电容、比能量及比功率、耐电压和循环性能。结果表明:新型微晶炭的结构不同于商品活性炭,其具有小的比表面积(130.7m2/g)和更明显的晶体特性,其内部含有大量较完整的类石墨晶。微晶炭依靠电解质离子嵌入类石墨晶层间存储能量,在2.7V的电压下工作时具有高达110.6F/g的放电比电容,27.5Wh/kg的比能量和大于1.2kW/kg的比功率,均优于商品活性炭YP15。而且,新型微晶炭能够在3.5V的工作电压下保持良好的电容特性和稳定的循环性能。     

酚醛树脂碳微球的电化学电容储能

利用表面活性剂与酚醛树脂(RF)长链之间的相互作用,考察表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对酚醛树脂碳微球形貌和孔结构的影响。添加CTAB制备的碳微球大小均一,当CTAB的浓度为0.002 mol/L时,制得的碳微球在电流为0.5~10.0 A/g时表现出最佳的比电容46.0~178.5 F/g。     

碳黑对电池正极性能的影响

研究了碳黑对铅酸电池正极活性物质能量的影响,得到了较好含量的配方.应用图像分析仪测定了极板的平均孔径、孔表面积及分布等孔结构参数,并拍摄了正极板表面的显微照片,同时利用相对法测试了电池的内阻.结果表碳黑能提高活性物质的导电能力,并改善活性物质的孔隙结构,从而使正极活性物质的能量提高了38.5％.