超级电容器活性炭电极循环伏安特性

针对活性炭电极超级电容器性能偏低的问题,依据双电层电容器工作原理,以活性炭、乙炔黑、质量分数为15%的聚四氟乙烯、异丙醇为原料,采用粉末压片技术,制备了活性炭质量分数分别为60%、65%、70%、75%和80%的超级电容器电极材料。通过扫描速率分别为5 mV/s、10mV/s、20 mV/s、50 mV/s、100 mV/s和200 mV/s的循环伏安测试,分析了活性炭电极的比电容、比能量和比功率。结果表明,当活性炭质量分数为70%、扫描速率为5 mV/s时,比电容为189.3 F/g,比能量为26.3 W·h/kg;当活性炭质量分数为70%、扫描速率为20 mV/s时,比功率为916.6 W/kg。确定了电极材料中活性炭的最优配比为70%,为基于活性炭电极的超级电容器制备提供了重要参考。     

纳米Nix Co1-xO的制备及超级电容的性能

以NiSO4.6H2O和Co(NO3)2.6H2O为原料,采用共沉淀-焙烧相结合的方法进行超级电容器用电极材料NixCo1-xO的制备研究.结合恒流充放电、XRD和SEM测试手段,考察了Ni/Co物质的量比、沉淀剂、氨水添加剂对合成产物物理及电化学性能的影响.实验结果表明:n(Ni)∶n(Co)=9∶1,采用NaOH作为沉淀剂,并且适量添加NH3.H2O的条件下,获得纳米级NixCo1-xO,该材料的综合电化学性能最佳,200周期的比电容达到39.37 F/g,1 000次充放电后电容保持率在90%以上.     

静电纺丝法制备高性能Ni_3V_2O_8纳米纤维超级电容器

利用快速有效的静电纺丝法,制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/乙酸镍-乙酰丙酮氧钒(C10H14O5V)复合纳米纤维,经高温焙烧后得到Ni3V2O8纳米纤维。借助XRD、EDS、TGA、FESEM和TEM表征技术对纳米纤维的结构和形貌进行表征。XRD、EDS和TGA测试证明实验制备得到Ni3V2O8。FESEM和TEM结果表明Ni3V2O8呈一维纳米纤维结构,其直径在200~300nm之间,并由粒径为20~25nm的纳米粒子组成。电化学测试结果表明Ni3V2O8纳米纤维具有优异的性能,在1A/g时比电容达到1 152F/g,在5mV/s时达到1 345F/g,经过2 000次充放电测试(2A/g)后保持率为84.08%。其一维多粒子的独特结构能提高稳定性,缩短离子扩散距离以及利于电子传递。综合表明,Ni3V2O8纳米纤维是理想的高性能赝电容器电极材料。     

PANI/GO复合材料的制备及基于不同溶剂的电性能

采用原位聚合法合成聚苯胺(PANI)/氧化石墨烯(GO)复合材料,FTIR、Raman、SEM的测试结果表明PANI已成功负载在GO片上,且二者之间存在相互作用。采用电化学工作站进一步研究了基于不同溶剂(CH_3COCH_3、C_2H_5OH、HOCH_2CH_2OH、HCON(CH_3)_2(DMF))的PANI/GO复合材料用于电容电极时的电性能,分析可知,当V(丙酮)∶V(水)=3∶10时,该复合材料的电容性能最佳,比电容在50 mV/s的扫描速率下达662.3 F/g,在不同的扫描速率(30 mV/s、50 mV/s、100 mV/s)下展现出良好的循环稳定性和混合型电容器的特性,同时说明DMF是不合适的。     

电解液对超级电容器Mn_3O_4电极材料性能的影响

以应用于超级电容电极的锰氧化物材料为主要研究对象,用溶剂热法制备四氧化三锰(Mn3O4)电极材料,以X线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料性能进行了表征,采用循环伏安法、恒电流充放电法和电化学阻抗法对材料电性能进行了测试,分别以1 mol/L硫酸钠(Na2SO4)和6 mol/L氢氧化钾(KOH)为电解液研究了不同电解液对Mn3O4电极材料性能的影响.结果表明,当电流密度为0.5 A/g时,Mn3O4在KOH电解液中的比电容为48 F/g,相比在Na2SO4电解液中所得的比电容22 F/g要大.     

Ti_3C_2负载ZnO二维材料的制备及其电性能

以Ti_3C_2、Zn(NO3)2·6H2O、NaOH和SDBS为原料,采用水热法在不同锌碱比的条件下,合成Ti_3C_2负载ZnO二维电极材料.通过XRD和SEM分析发现,在水热15h、100℃、Zn(NO3)2·6H2O∶NaOH(摩尔比)为1∶20、ZnO∶SDBS(摩尔比)为3∶1的条件下,随着Ti_3C_2∶ZnO质量比的不断增加,ZnO的形貌由纳米棒状向纳米片状转变.电性能测试果表明:当Ti_3C_2与ZnO质量比为1∶10时,Ti_3C_2负载ZnO二维材料的比电容和电容及电性能最佳,在1A/g电流密度下可逆比电容达到24.67F/g,电容达到44.80F,且循环3 000次之后保持67.56%.     

氧化钴/有序中孔炭超级电容器复合材料的制备及其性能

采用微湿含浸-溶剂热法制备了高比表面积和高比电容的氧化钴/有序中孔炭超级电容器复合材料.采用液氮吸附脱附等温线和X线衍射,以及透射电镜表征了复合材料的孔结构,在6 mol/L 氢氧化钾电解液中测试了其电化学性能.测试结果表明:在5 mV/s充放电扫描速率下,复合材料的比电容达到1079.6 F/g,并且具有良好的循环寿命,显示了优异的电化学性能.     

功能化石墨烯超级电容器电极材料的制备及性能

通过水热法制备氨基功能化改性石墨烯(NFG)和还原氧化石墨烯(RGO)。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备材料的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对NFG和RGO的超级电容器性能进行测试。在放电电流密度为1 A/g时, NFG和RGO分别在1 mol/L的H_2SO_4溶液中的比电容为307 F/g和134 F/g。经过2 000次循环充放电后, NFG和RGO的比电容分别为初始值的97.7%和95.5%,结果表明制备的超级电容器电极材料具有优异的充放电性能和循环稳定性。     

多孔Co3O4纳米片的制备及其电化学性能研究

采用溶剂热法制备片状Co(CO3)0.5(OH).0.11H2O前驱物,经400℃煅烧2 h即可得到多孔Co3O4纳米片.通过场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(HRTEM)观测了纳米片的形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了纳米片的结构,通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试了材料的电化学电容性能.结果表明:多孔Co3O4纳米片厚度约为50 nm,孔径主要分布在10 nm左右;0.5 A/g恒流充放电情况下,比容量高达707 F/g,当电流密度高达8 A/g时比容量依然高达547 F/g;同时,该材料循环1 000次后,容量保持率为97.4%.     

聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨,在乙醇溶液中超声分散120 min得到氧化石墨烯悬浮液。采用滴涂法在玻碳电极表面得到氧化石墨烯薄膜,通过电化学技术在氧化石墨烯薄膜上沉积得到聚乙酰苯胺纳米线,成功制备了聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料(PAANI/GO)。利用扫描电镜、循环伏安法和恒电流充放电测试技术对合成材料的形貌和充放电性能进行表征和测试。结果表明,直径为80 nm的聚乙酰苯胺纳米线均匀分散在氧化石墨烯表面,制备的复合材料在1 mol/L高氯酸溶液中,当循环伏安扫速为10 m V/s时,可以获得706 F/g的比电容,PAANI的比电容为285 F/g。聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料具有优异的充放电稳定性,当恒电流为1A/g时,循环充放电1 000次比电容是初始值的90%。     

中孔Co_3O_4材料的电容特性

采用"原位合成模板法"以硅酸为模板、硝酸钴为钴源,制备了中孔Co3O4材料,研究了模板和硝酸钴的质量比对所制得的中孔Co3O4材料的微观结构和电化学性能的影响.用N2等温吸附—脱附和X线衍射测试了其微观结构.结果表明,随着模板质量比的增加,制备得到的Co3O4材料的比表面积增加,中孔结构越明显,结晶性逐渐降低.在6 mol/L氢氧化钾电解液中测试了其电化学性能,最优质量比制得的样品在5 mV/s扫描速率下的比电容达329 F/g.即使在较高扫描速率下,该质量比的中孔Co3O4比电容依然具有很好的保持性.     

Synthesis of LiNi0.8Co0.2O2 in Air Atmosphere and its Characterization

The commercialized lithium secondary cells need the electrode materials with high speeific capacity, lower pollution and lower price. Certain industrial materials ( NiSO_4, CoSO_4 , LiOH·H_2O)were used to synthesize Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2 of a stratified structure, when various synthesis conditions such as pH, reaction temperature et al. were controlled strictly. After LiOH·H_2O and Ni_(0.8)Co_(0.2) (OH)_2were calcinated in air atmosphere, LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2 positive electrode materials with good layered crystal structure was obtained. Tests showed that the optimal calcination temperature in air atmosphere was about at 720℃ and LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2 synthesized in the above conditions had good electrochemical properties and a low cost. The first specific: discharge capacity of the material was 186 mAh/g, and the specific discharge capacity was 175 mAh/g after 50 cycles at a 0.2C rate, between 3.0～4.2 V with a discharge deterioration ratio of 0.22% each cycle. Tests showed that LiNi_(0.8)Co_(0.2)O     

氮掺杂石墨烯凝胶的制备与表征

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水、水合肼作为还原剂和掺杂剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并采用X射线光电子能谱,元素分析、扫描电子显微镜对产物的结构与微观形貌进行表征,采用循环伏安法和计时电位法测试其电化学性能. 结果表明,在氧化石墨烯的水热反应体系中引入氮掺杂剂,不仅能得到具有三维多孔结构的有一定力学强度的凝胶,而且经过氮掺杂后石墨烯的电化学性能较纯石墨烯的有明显提高. 当扫描速率为10 mV/s时,氮掺杂石墨烯的比电容为196 F/g;当电流密度为1 A/g时,氮掺杂石墨烯的比电容达到217 F/g,当循环伏安扫描1 000圈后,电容保持率达到80%. 这表明氮掺杂石墨烯凝胶具有优异的电化学性能,在超级电容器方面有很好的应用前景.     

氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水与水合肼作为掺杂剂和还原剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并进一步运用原位聚合的方法在氮掺杂石墨烯凝胶上负载聚苯胺,得到氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的结构和微观形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电等方法测试其电化学性能. 结果表明,氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶与纯氮掺杂石墨烯凝胶相比,电化学性能有显著的提高. 当扫描速率为10 mV/s时,复合凝胶的比电容约为500 F/g;在恒电流充放电实验中,当电流密度增加到10 A/g时,复合凝胶的比电容仍然保持在约400 F/g. 当循环伏安扫描1 000圈后,比电容的保持率达到80%. 这些表明氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶拥有突出的电化学性能,也表明了氮掺杂石墨烯/聚苯胺在超级电容器方面将会有很好的应用前景.     

Effect of Ni-doping on electrochemical capacitance of MnO2 electrode materials

Mn/Ni composite oxides as active electrode materials for supercapacitors were prepared by solid-state reaction through the reduction of KMnO4 with manganese acetate and nickel acetate at low temperature. The products were characterized by X-ray diffractometry(XRD) and transmission electron microscopy(TEM). The electrochemical characterizations were performed by cyclic voltammetry (CV) and constant current charge-discharge in a three-electrode system. The effects of different potential windows, scan rates, and cycle numbers on the capacitance behavior of Mn0.8Ni0.2Ox composite oxide were also investigated. The results show that the composite oxides are of nano-size and amorphous structure. With increasing the molar ratio of Ni, the specific capacitance goes through a maximum at molar fraction of Ni of 20%. The specific capacitance of Mn0.8Ni0.2Ox composite oxide is 194.5 F/g at constant current discharge of 5 mA.     

聚苯胺水凝胶衍生碳/二氧化锰复合材料的合成与电化学性能

以聚苯胺水凝胶衍生碳为载体,通过在载体材料上原位生长二氧化锰,制备了聚苯胺水凝胶衍生碳/二氧化锰复合材料。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜及X射线光电子能谱仪对产物的化学结构、微观形貌和锰元素的价态进行了表征,并利用电化学技术对产物的超级电容性能进行了研究。研究结果表明,其具有较高的比电容（170 F·g^-1）、良好的电化学响应及倍率特性、较低的阻抗,以及较好的循环稳定性（循环1 000次,比电容保持率为94.7%）。本文开发的聚苯胺水凝胶衍生碳/二氧化锰复合材料具有制备方法简单和纳米结构理想等优点,在高性能超级电容器电极材料领域具有良好应用前景。     

Performance of a combined capacitor based on ultrafine nickel oxide／carbon nanotubes composite electrodes

A new sol-gel process for the preparation of ultrafine nickel hydroxide electrode materials was developed. The composite electrodes consisting of carbon nanotubes and Ni(OH)2 were developed by mixing the hydroxide and carbon nanotubes together in different mass ratios. In order to enhance energy density, a combined type pseudocapacitor/electric double layer capacitor was considered and its electrochemical properties were characterized by cyclic voltammetry and dc charge/discharge test. The combined capacitor shows excellent capacitor behavior with an operating voltage up to 1.6 V in KOH aqueous electrolyte. Stable charge/discharge behaviors were observed with much higher specific capacitance values of 24 F/g compared with that of EDLC (12 F/g) by introducing 60% Ni(OH)2 in the anode material. By using the modified anode of a Ni(OH)E/Carbon nanotubes composite electrode, the specific capacitance of the cell was less sensitive to discharge current density compared with that of the capacitor employing pure nickel hydroxide as anode. The combined capacitor in this study exhibits high energy density and stable power characteristics.     

NiO/AC非对称超级电容器的研究

通过热处理球形Ni（OH）2得到NiO粉末,将其作为正极与活性炭（AC）负极组装成非对称超级电容器,用恒流充放电测试分析了超级电容器的电容特性。讨论了正负极活性物质比例、充放电电流和热处理时间对超级电容器比电容量、内阻的影响。结果表明：正负极活性物质比为1：3,工作电流密度为200mA／g,当Ni（OH）2的热处理时间为2h,充电电压为1．3V时,超级电容器的双电极比电容量可达71．5F／g。