Li_4Ti_5O_(12)/AC非对称型超级电容器的性能研究

本文采用青岛翰博科技有限公司提供的Li4Ti5O12电极材料和自制的AC/Li4Ti5O12复合电极材料分别与活性炭(AC)组装非对称型超级电容器,考察了恒流充放电等电容器性能。结果表明,在电流密度5 mA/cm2(289 mA/g)下,Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的容量密度、能量密度、功率密度分别为51 F/g、56 Wh/kg、809 W/kg,高于对称型超级电容器(AC/AC)的电化学性能;并且当AC/Li4Ti5O12复合电极中Li4Ti5O12含量为30%时,AC/Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的能量密度和功率密度相对较高,分别为117 Wh/Kg、760 W/Kg。     

柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料的制备与储能性能

利用高导电性的氮化钛纳米线作为聚苯胺的生长基质,有效减少电极材料的电荷传输电阻,提升聚苯胺的超级电容储能性能。以碳纤维作为柔性基底,采用晶种辅助水热结合电化学聚合法制备了柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料(PANI/Ti N),电极材料呈现高度有序的同轴核壳纳米线结构,且纳米线之间彼此分离,有利于电解液离子的传输,提升储能性能。电流密度为1 A/g时,比电容为403 F/g;电流密度从0.5 A/g增加到10.0 A/g时,比电容保持率为初始容量的53.4%,电流密度为5 A/g时,循环充放电1 000次后PANI/Ti N的电容保持率为79.1%,与PANI相比均有较大提升,表明PANI/Ti N具有较好的电化学储能性质。以PANI/Ti N电极材料为电极构建柔性全固态对称型超级电容器(PANI/Ti N//PANI/Ti N)考察其应用性。PANI/Ti N//PANI/Ti N柔性超级电容器在电流密度为1 A/g时,比电容可达100.2 F/g,且在不同角度弯曲后比电容无明显衰减。当功率密度为500 W/kg时,能量密度可达50.1 W·h/kg,且1个单元的该超级电容器可驱动红色...     

吸附电活性染料的活性炭电极电化学性能

采用商用活性炭（AC）吸附二元混合染料亚甲基蓝（MB）和胭脂红（AR18）,制备得到AC/(MB+AR18)电极材料。比较单一活性炭（AC）和吸附不同浓度的二元混合染料后的活性炭[AC/(MB+AR18)]的电化学性能。三电极体系的测试结果表明：在1mol/L H₂SO₄电解液中,当电流密度为1A/g时,吸附了浓度为400mg/L污染物的AC/(MB+AR18)比电容为182F/g,高于单一AC的比电容（109F/g）。随后选用性能最优的AC/(MB+AR18)-400作为电极材料,组装对称超级电容器器件,发现工作电压窗口从只用AC组装的对称超级电容器的1.1V提高到1.5V,电流密度为0.75A/g时,功率密度为843.84W/kg,能量密度可达32.23W·h/kg,远远高于AC组装的超级电容器(4.74W·h/kg),说明MB和AR18不仅为AC提供额外的法拉第电容,同时有助于提高其工作电压窗口。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

NiTe/Ni@CC//AC/CC全固态柔性超级电容器的性能研究

采用电镀和水热反应两步法制备了一种高柔性Ni Te/Ni@CC超级电容器正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪和电化学工作站对Ni Te/Ni@CC电极进行了表征与分析。结果表明,该电极具有CC-Ni-Ni Te的层次结构;在电流密度为5 m A/cm²时,电极的面积比电容达到2.85 F/cm²;由该电极组装的Ni Te/Ni@CC//AC/CC全固态柔性超级电容器在5.57 m W/cm²的面功率密度下可提供高达0.50 m W·h/cm²的面能量密度,并且在0～90°的2 000次弯曲循环后,具有77.20%的初始电容保持率。     

用于锂离子电容器的多孔炭黑材料北大核心

锂离子电容器(LICs)是基于二次离子电池和超级电容器研究基础上提出的新型储能器件。目前,LICs负极存在电化学动力学行为缓慢的难题,这与正极快速动力学特性并不匹配,极大地限制了LICs的倍率和循环性能,研发兼具低成本、倍率/循环性能好的炭负极材料已成为研究热点。本研究采用导电性好、价格低廉的工业化产品炭黑(CB)为前驱体,采用KOH活化法制备了多孔炭黑(CB-KOH),其具有极佳的倍率性能和循环性,在2.0 A/g与5.0 A/g电流密度下分别具有274.5 mAh/g和194.9 m Ah/g的储锂容量,2.0 A/g电流密度下循环1000圈后,其容量保持率为96.4%,每圈衰减率仅为0.0036%。非原位XRD结果表明,CB-KOH在充放电过程中的膨胀率明显低于CB,这有利于保持其结构稳定性,提升循环性能。采用生物质茄子活性炭(AC)为正极材料,CB-KOH为负极材料,组装的锂离子电容器CB-KOH//AC功率密度在2579.3 W/kg和5340.6 W/kg时,其能量密度仍然分别能达到75.4 Wh/kg和70.7 Wh/kg,兼具高能量密度和高功率密度,具备实用化前景。     

沉淀法制备草酸镍及其电化学储能性能EI北大核心CSCD

开发具有优异电化学性能的阴极材料对混合超级电容器的应用至关重要。通过沉淀法成功合成了NiC_(2)O_(4)·2H_(2)O阴极材料,并对其微观结构、形貌及其电化学性能进行研究。结果表明:NiC_(2)O_(4)·2H_(2)O呈现出尺寸约0.5~2.0μm独特多面体颗粒结构,且每个颗粒由多晶所组成的,在1 A/g的电流密度下可实现1096.2 F/g的高比容量。组装后的草酸镍//活性炭混合超级电容器在3.7 k W/kg的高功率密度下,仍保持10.2 Wh/kg的能量密度。将两个混合器件串联可以点亮绿色和黄色发光二极管。NiC_(2)O_(4)·2H_(2)O作为一种新型、成本低廉、环境友好型阴极材料在电化学储能中具有潜在的应用前景。     

ZnCo2O4纳米线的制备及其电容性能研究

ZnCo_2O_4(ZCO)由于其良好的电化学活性而被备受关注。采用水热法和热退火两步法成功地在镍泡沫上制备了ZnCo_2O_4纳米线。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)对ZnCo2O4的形貌和结构进行了表征。这种独特的一维结构可以为电子和离子提供有效的传输途径。在三电极系统下,通过循环伏安测试和恒电流充放电测试表明,在120℃水热条件下所制得的ZCO-120的电容性能最佳,在0.5 A/g的电流密度下,其比电容达到511.3 F/g。在10.0 A/g的电流密度下经1 000次循环充放电后,其比电容仍然保持95.8%,表明其具有较好的循环稳定性。同时,将ZCO-120作为正极,活性炭作为负极组装成不对称超级电容器,其电势窗可达到1.6 V,在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达14.4 Wh/kg。证明了ZnCo_2O_4可以作为先进的超级电容器材料。     

板栗壳生物炭高性能对称性超级电容器电极材料的制备及性能

以板栗壳为碳源（CC）,经700℃炭化（CC700）后采用ZnCl₂活化,成功制备了高性能的超级电容器电极材料（CC700-Zn）。对电极材料的形貌和性能进行测试,发现CC700-Zn具有3D孔道网络结构,比表面积达813.9m2/g,这种具有高比表面积的孔道结构为电子传输提供了通道。三电极体系中,1A/g时比电容可达506F/g,经过10000圈的循环之后其比电容仍能保持初始值的91%;二电极体系中,用CC700-Zn组装的对称性电容器在1A/g下的比电容为118F/g,CV的扫描速率可增大至220mV/s,电势窗宽0~6V。功率密度为900W/kg时,能量密度为53.1W·h/kg,当功率密度增加至27000W/kg时,能量密度仍可保持27W·h/kg。表明用板栗壳作为碳源制备对称性超级电容器电极材料是可行的。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

铁氰化锰水系锌离子电池正极材料性能研究

水系锌离子电池因其具有较高的理论容量(820m Ah/g)和较低的氧化还原电位(-0.76Vvs.SHE),是一种较具潜力的储能系统。本论文通过共沉淀法制备了铁氰化锰(MnHCF),并将其作为水系锌离子电池正极材料,获得了优异的电化学性能。该材料在电流密度为60 mA/g时,表现出103.5 mAh/g的容量,在300圈循环后容量保持率为98%,即使在1200 mA/g高电流密度下,电极放电比容量仍然保持在98 mAh/g。     

木耳碳基硫化钴复合材料的制备及电化学性能研究

以木耳制备的均匀溶液为碳源,加入ZIF-67前驱体,通过水热合成和高温煅烧制备氮硫共掺杂的木耳碳与硫化钴多孔片层复合材料（CoS/NSAC）。实验结果表明,该材料具有大的比表面积和高导电性,电化学性能良好。CoS/NSAC在电流密度为0.5 A/g时比容量达到484.8 F/g,在20 A/g高电流密度下循环5 000次容量保持率为78.8%。用该材料组装的非对称超级电容器具有优异的电化学性能,在0.6 A/g电流密度下比容量为154 F/g。当功率密度为362.3 W/kg时,能量密度为7.4 W·h/kg,经过1 800次循环容量保持率为81.95%。     

超级电容器NiCo_2O_4材料的水热法合成及其电化学性能

在不使用任何模板和催化剂的条件下,采用简单的水热法成功制备出花状结构的纳米线阵NiCo_2O_4材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学测试等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,该方法合成的Ni Co_2O_4材料呈现出直径约为10μm的花状结构的纳米线阵,纳米线尺寸均一,纳米线直径约为150 nm,长度约为5μm,且为多孔结构。电化学测试结果显示,在电流密度为1 A/g进行充放电时,放电比容量高达983.5 F/g,库伦效率基本保持在98.5%以上,在500次循环充放电后,仍有较高的容量保持率,Ni Co_2O_4材料作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和循环稳定性。     

夹心型生物碳电极材料的制备及超级电容器性能

选择板栗壳为碳源（CC）,碳化后用KOH活化,制得CC700-OH。对其形貌和性能进行了SEM、TEM、XRD以及BET等表征与测试,发现CC700-OH具有孔/片穿插的夹心结构,在1 A/g时比电容为540 F/g,循环6000圈后比电容仍可保持初始值的98%。在二电极体系中,组装CC700-OH//CC700-OH对称电容器,该对称电容器在1 A/g的比电容为106 F g-1,电势窗口宽0~1.6 V,首次库伦效益为0.52。功率密度为800 mW/g时,能量密度为37.3 mW•h/g,当功率密度增加至12000 mW/g时,能量密度仍可为23 mW•h/g。以上研究结果表明用板栗壳作为碳源制备对称性超级电容器电极材料是可行的。     

金属-有机框架在离子电容器中的应用与研究

离子电容器作为一种新型储能器件,其兼具了超级电容器的大功率密度与电池的高能量密度的特性,在便携式电子产品和混合动力电动汽车等储能领域中有着广泛的应用前景.作为离子电容器的核心组件,其电极材料的性能直接决定了整个器件的性能.因此,为进一步推动离子电容器的发展,开发出性能优异的电极材料势在必行.其中,金属-有机框架材料(M...     

含Co_3O_4自组装的3D石墨烯气凝胶及其电容器性能研究

设计了一种简单的通过一步水热法制备三维(3D)多孔的Co_3O_4/石墨烯气凝胶(GA)材料。因石墨烯(Graphene)所具有互相连通的三维孔道以及Co_3O_4纳米微球丰富多孔结构,Co_3O_4/GA表现出良好的导电性和赝电容性,是一种优异的用于能量储存装置的电极材料。该Co_3O_4/GA复合物拥有高比表面积(139 m2/g)和较宽的孔径分布(约为1~100nm)。单纯GA的比电容值为175.5 F/g,由于Co_3O_4微球的引入,使复合物气凝胶的比电容值得到了显著提升,在电流密度为1 A/g时,比电容值高达1456.3 F/g。以Co_3O_4/GA为正极、GA为负极、Li OH/PVA为凝胶电解质组装成全固态非对称超级电容器(SASC),当功率密度为648.9 W/kg时,该SASC拥有优异的能量密度(68.1 W·h/kg),说明此Co_3O_4/GA是一种优异的超级电容器电极材料。     

锂离子电池负极材料石墨烯复合氧化铋的电化学性能研究

通过水热法制备Bi_2O_3-rGO复合物作为高性能锂离子电池负极材料。Bi_2O_3颗粒均匀分布在石墨烯片层中,形成网络结构。Bi_2O_3-rGO复合物负极材料表现出了优异的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下,首次放电比容量为1 438.6 m A·h/g,循环100次后容量为312.1 m A·h/g,高于未包覆的Bi_2O_3粉末(首次放电比容量为1 709.6 m A·h/g,循环100次后容量为47 m A·h/g),且在800 m A/g的电流密度下,容量仍有239.1 m A·h/g。Bi_2O_3-rGO复合物优异的电化学性能主要归因于高的电子导电率、大的比表面积及低程度的结构坍塌。     

CF/BCNNTs/PANI纳米阵列作为纤维状锌离子电容器正极的性能研究

柔性锌离子电容器(FZCs)具有高能量密度、低成本、高效安全以及高柔性等优点,在柔性可穿戴电子储能领域有很高的应用价值和发展前景。但现有的FZCs柔性电极难以兼备高能量密度和良好的力学稳定性,其中,缺少合适的柔性正极材料是限制其电化学性能提高的关键。本工作针对FZCs电容器正极材料存在的缺陷,以柔性碳纤维(CF)为基底材料,结合原位生长及电化学沉积方法,制备了具有三维纳米阵列结构的CF/硼碳氮纳米管/聚苯胺(CF/BCNNTs/PANI)柔性电极,并研究其作为FZCs正极的电化学性能。结果表明：在电流密度为0.5mA/cm²时,能够提供较高的比电容291mF/cm²、能量密度90.94μWh/cm²和功率密度375μW/cm²,且500次充放电循环后容量保持率为80.85%,具备优秀的循环稳定性。     

螺旋碳管插层还原氧化石墨烯制备自组装超级电容器

石墨烯基超级电容器电极面临着层间堆叠的问题，使用独特的螺旋碳管（HCNTs）插层还原氧化石墨烯（rGO），采用自组装的方法构建3D全碳网络，直接用于无黏结剂的超级电容器电极（rGO&HCNTs），可有效减少石墨烯的堆叠。rGO包裹具有类弹簧结构的HCNTs，这种3D网络极大地增加了电极的比表面积，提高了电荷转移速率，并且全碳结构具有较好的稳定性。rGO&HCNTs电极在0.25 A/g的电流密度下，表现出296 F/g的比电容，在1 A/g的电流密度充电/放电循环3 000圈之后，比容量为初始的89%。这种复合材料是高性能超级电容器及柔性电极的潜在候选材料。     

层级NiS@CoS复合微米花超级电容器电极材料的研究

在CoS纳米花基底上生长NiS合成层级NiS@CoS复合微米花材料,微米花由许多不规则纳米片交错组装而成。该微观形貌可缩短电子传输途径,使材料不易团聚,提高循环稳定性。结果表明,层级NiS@CoS复合微米花具有优良的超级电容器电极性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为2 A/g时比电容量最高达到1 205 F/g;复合材料电极在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达26.8 Wh/kg; 1 000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的91.27%。表明制备的层级NiS@CoS复合微米花可用作超级电容器电极材料。