ACMS/MnO_2复合电极材料的合成及其超电容性能研究

通过水热反应制备活性炭微球(ACMS),并在炭微球表面原位生成二氧化锰(MnO_2),合成炭微球/二氧化锰(ACMS/MnO_2)复合电极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合材料结构进行表征;通过恒流充放电等对复合材料的电化学性能进行研究。测试结果表明,反应中生成的MnO_2均匀包覆在ACMS表面,得到了直径约为0.2~0.3μm的球体。复合材料ACMS/MnO_2的首次放电比容量为316.5F·g-1,循环100次后的容量保持率为82.6%,优于单一的MnO_2。     

超级电容器电极材料MnO_2的合成及性能研究

以MnSO_4和KMnO_4为原料,采用密闭微波消解的方法合成了MnO_2材料,并研究了其超级电容性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及充放电测试等手段对材料的形貌、结构和性能进行了表征。测试结果表明,密闭微波消解法合成的MnO_2材料的比电容为233.1F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)的测试电流条件下循环100次后比容量保持率为84.8%,说明材料具有较好的超电容性能。     

发展中的MnO_2电极材料

从300多年前"伏打电堆"的诞生之日起,电池便成为人类社会不可或缺的重要部分。能源短缺以及环境问题使人们一直在不停地寻找新型电池,也更进一步加速了电池的发展。介绍了二氧化锰作为一次电池电极材料的其原理和用途,以及其最为二次电池和电容器电极材料的发展,并对其的未来发展做出展望。     

赝电容器用MnO_2电极材料的研究进展

基于过渡族金属氧化物的赝电容器因为具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长和绿色无污染等优点成为新型储能设备。使用不同物理和化学技术制备的MnO_2电极材料因为具有更高的理论容量和低成本优势受到研究和应用领域的广泛关注,但是MnO_2导电性能差的缺陷成为阻碍其大规模产业化应用的最大挑战。本文就目前提高MnO_2导电性和电化学性能的研究进展进行了综述,包括纳米导电增强体的引入和导电金属/离子等的掺杂对材料电化学性能的影响,并对未来发展趋势进行了展望。     

水热法合成超级电容器电极材料MnO_2/CNT及性能

采用水热合成和200℃、300℃和400℃热出的方法,成功的制备δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管超级电容器电极材料。运用XRD,SEM,TEM对实验制备的复合材料结构和形貌的分析。实验结果表明δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管材料电极表现出非常理想的比电容,在扫描速度为10m v-1和电解液为1mol·L~(-1)Na_2SO_4,比电容分别为82F g~(-1)和102.5F g~(-1)。充放电循环1000次,δ-MnO_2复合多壁碳纳米管比容量电极能够保持在86.3%和α-MnO_2复合多壁碳纳米管电极保持在66.1%。δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管材料具有优异的电化学性能,是一种很有前景的超级电容器电极材料。     

超级电容器MnO_2基复合电极材料的研究现状

本文综述了超级电容器MnO_2基复合电极材料的研究进展,结果表明纳米结构的碳材料或导电聚合物与MnO_2复合能提升电极材料的比电容,但在循环性能上还有待提高。纳米结构碳材料、导电聚合物与MnO_2合成形成多元复合电极体现出较大的优势。构建微观结构与宏观性能之间的内在关联机制对于进一步提升MnO_2基电极材料的性能意义重大。     

MnO_2掺杂Bi（Ⅴ）电极材料的制备与性能

以MnSO4、Bi（NO3）3为原料,在碱性条件下与NaClO反应,制备了掺杂Bi（V）的MnO2电极材料,实验比较了NaClO、Bi（NO3）3、NaOH浓度,反应时间等条件改变对电极材料充放电性能的影响。实验表明,掺杂了Bi（V）的MnO2试样,经恒电流充放电测试其充放电容量可达272 mAh.g-1,远高于未掺杂的MnO2电极材料,且二次放电容量仍可达一次容量的93%。表明在本实验条件下制备的掺杂少量Bi（V）的MnO2电极材料,放电容量明显提高,且循环性能也有一定的改善。     

CoO@CuO电极材料制备及超级电容性能研究

超级电容器因具有功率密度高、充放电速率快、循环使用寿命长等优点而备受关注.CoO是一种优良的超级电容电极材料,理论比容量可以达到4292 F·g-1,但其电导率较低,而且充放电过程中会产生体积膨胀,导致其实际比容量低于理论比容量.为此,本文首先采用热氧化法在泡沫铜导电集流体上生长CuO纳米线阵列,然后采用化学浴沉积法在...     

高导电三明治状MnO_2/CNTs/MnO_2介孔材料的制备及其赝电容性能

MnO_2具有低成本、无毒性、高天然丰度和优异的理论比电容等优点,被认为是一种极具前景的超级电容器(SC)电极材料。赝电容电极材料MnO_2仍然存在导电性差以及充放电过程中易剥落的问题。本文利用恒电流沉积的方法在硝酸预氧化处理的碳纸表面制备了一种MnO_2/CNTs/MnO_2复合电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附测试证明,所制备的复合材料具有一种三明治状的夹层结构,同时富含5 nm左右的介孔,介孔结构能够保证电解液离子的高效传输。采用三维立体的碳纸能够为MnO_2提供丰富的附着位点,而电沉积法合成的α-MnO_2生长在有效的导电位点上,具有蓬松多孔的形貌,在MnO_2发生膨胀/收缩过程中,这种海绵状形貌可以有效降低材料受到的膨胀应力。中间层碳纳米管(CNTs)相互搭接于内外两层MnO_2之间,作为一种导电中继,提高了复合材料的导电性。该复合材料具有优异的电化学性能:在0.1 A·g~(-1)的电流密度下,能够获得428.8 F·g~(-1)的可逆比电容,并在5 A·g~(-1)的高电流密度下仍能具有80%的电容保持率。同时,电极表现出优异的循环稳定性,在1 A·g~(-1)循环6000次之后比电容仅衰减5%。     

石墨烯/聚苯胺/MnO_2的制备及其电容性能

采用π-π共轭吸附法结合液相共沉淀法制备了石墨烯/聚苯胺/Mn O2三元复合物,并考察了聚苯胺(PANI)的含量及其复合方式对复合物性能的影响。SEM和XRD结果表明,适量PANI的加入能有效地改善Mn O2的分散性,并减小其粒径,增大其孔隙率;循环伏安和交流阻抗测试结果表明,当PANI的质量分数为4%时三元复合物的比电容值较高,且循环稳定性很好,经3 000次循环后比电容仅减小到原始值的92.7%。     

KMnO_4浓度对MnO_2结构和电容性能的影响

以KMn O_4和Mn SO_4为原料,采用水热法制备纳米Mn O_2,研究了KMn O_4浓度对Mn O_2结构和电容性能的影响。结果表明:KMn O_4浓度对Mn O_2产物的晶型、晶粒尺寸和形貌影响显著,随着KMn O_4浓度增大,产物晶型由β-Mn O_2转变为α-Mn O_2,并且Mn O_2纤维逐渐增长变粗。晶粒和纤维直径较小的α-Mn O_2的电荷转移电阻(Rct)和扩散阻抗(W)最小,从而具有最大的电容量和良好的倍率性能,在电流密度为0.05 m A/cm~2时电容量为227 F/g;β-Mn O_2的容量较低,为113 F/g,但循环性能最好,经过500次循环后容量保持率达92.0%。     

Co3O4电极材料的制备及其电容性能研究

采用水热法,通过控制反应时间制备出不同形貌和尺寸的Co_3O_4材料。利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等方法测试了其电化学性能。结果表明,随着反应时间的延长, Co_3O_4材料的晶粒尺寸增大,形貌由不规则颗粒状变为正立方体,其比电容不断降低。在电流密度为0.2 A·g~(-1)时,反应5 h、 10 h和15 h所制备的Co_3O_4材料的比电容值分别为153.3 F·g~(-1)、 99.3F·g~(-1)和51.1 F·g~(-1)。当电流密度从0.2 A·g~(-1)增大到1.8 A·g~(-1)时,反应5 h、 10 h和15 h所制备的Co_3O_4材料的比电容值分别为96.3 F·g~(-1)、 91.3 F·g~(-1)和27.1 F·g~(-1),其比电容保持率分别为62.8%、 91.9%和53.0%。水热反应5 h所制备的Co_3O_4材料具有最好的比电容。     

Ni-ZrO2金属陶瓷电极材料的导电性能研究

为研究Ni-ZrO2金属陶瓷电极材料导电性能,基于通用有效介质(GEM)方程建立Ni-ZrO2金属陶瓷的电导率计算模型,通过实验研究和模型计算相结合,分析金属陶瓷两相组分、温度和相对密度对电导率的影响.结果 表明,基于GEM方程的Ni-ZrO2金属陶瓷1 000℃时电导率模型中Ni金属相的逾渗阈值fc为0.689,临界...     

TPU材料多孔结构SLS打印性能及应用研究

研究了TPU材料进行SLS成形的激光加工工艺参数,获得了最佳参数,之后提出了一种用于选择性激光烧结(SLS)工艺成型的TPU材料多孔结构,同时探究了最佳工艺下打印出来的多孔结构的力学性能,确定其应用范围。首先,通过对TPU材料拉伸件成型效果和力学性能的研究,比较了不同参数下的实验结果,结果显示:加热温度、激光功率和层厚对材料性能有影响,其中加热温度影响粉末流动性进而直接影响实验成败,激光功率决定制件烧结成型程度,层厚决定制件成型精度;其次,在最佳工艺下完成多孔结构的打印和性能测试,进行压缩强度和回弹性研究,分析其压缩模量和回弹收缩比;最后,根据TPU材料多孔结构的打印参数和结构特征,完成验证并探究了其应用范围。     

二氧化锰/石墨烯复合电极材料的合成及超电容性能研究

将氧化石墨(GO)还原为石墨烯(GNS),以高锰酸钾(KMnO_4)和硫酸锰(MnSO_4)为锰源,在石墨烯基体上合成二氧化锰/石墨烯(MnO_2/GNS)复合电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对材料的微观形貌和晶体结构进行表征;将电极材料制备成复合电极片并组装成对称型超级电容器,采用恒流充放电对其进行电化学性能测试。结果表明,复合电极材料在5A·g~(-1)的电流条件下,比容量达到291.5 F·g~(-1),在循环200次后电容保持率达到95.6%,具有良好的电化学性能。     

活性炭电极电容法脱盐性能的研究

研究了活性炭用于电容法脱盐时的电化学性能。用恒压充放电方法研究了操作电压对活性炭电吸附性能的影响,比较了活性炭对不同金属离子的电吸附性能,初步研究了活性炭物性参数与其电吸附性能的关系。结果表明,操作电压与活性炭电吸附容量呈线性关系(0.6~1.2 V),活性炭电极经恒压充放电循环后动态电吸附容量有一定的衰减,这可能与活性炭的表面官能团有关;4种活性炭对质量分数0.1%的碱金属和碱土金属氯化物吸附性能的比较发现,702#活性炭综合性能最好,对于KC l的吸附容量达27.9 mg/g,对NaC l的吸附容量达19.0 mg/g,对于MgC l2的吸附容量达17.0 mg/g;离子特性影响活性炭的电吸附性能;活性炭的比表面积和孔结构是影响活性炭电吸附性能的两个关键因素,比表面积较大、中孔较丰富的活性炭其电吸附性能更好。     

活性炭纤维毡电极的电容脱盐性能研究

采用活性炭纤维毡作为自支撑电极材料,组装成电容器进行恒流充放电脱盐测试。循环伏安证明电容器具有理想的双电层电容特性。分别考察了目标电压、充电电流密度对活性炭纤维脱盐性能和电流效率的影响。结果表明,随着电压的升高,脱盐量增加,电流效率先增加后降低;当电流密度过低,脱盐产率太低,而过高的电流密度会导致脱盐量及电流效率的下降。电极表面的pH变化研究证明,随着电压的升高,电极表面碱化严重。     

Ni(OH)2/ACMS复合电极材料的合成及其超电容性能研究

以可溶性淀粉为原料,通过水热法和高温碳化得到活性炭微球(ACMS),然后与Ni(Ac)_2·4H_2O、LiOH溶液反应,得到Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料。测试结果表明,最终产物具有球状规则外观,Ni(OH)_2均匀分布在其表面,XRD测试表明Ni(OH)_2晶型结构未发生改变。Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为223.0 F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)测试电流密度条件下,充放电循环200次后的比容量保持率为90.0%,说明复合材料具有较优异的循环稳定性。     

石墨烯/聚吡咯复合电极材料超电容性能研究进展

分析了目前石墨烯和聚吡咯(PPy)用作电极材料的不足,详细介绍了近年来超级电容器用石墨烯/PPy复合电极材料的研究进展,指出石墨烯/PPy复合材料在能量转换和存储领域的未来发展方向.