一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)以及比表面积和孔径分析仪(BET)等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的“微孔-中孔-大孔”三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m2·g^-1。将其作为电极材料,与H₂SO₄/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及交流阻抗测试(EIS)对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g^-1的条件下,其比容量可达125 F·g^-1。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g^-1 的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。     

固态柔性超级电容器构筑及其材料的研究进展

传统的超级电容器因柔性差、安全性低等问题无法满足可穿戴电子产品的需求。基于此,固态柔性超级电容器应运而生,以其独特的柔性、延展性和高安全性等特点引起了众多学者的关注。本文首先简要介绍了固态柔性超级电容器的研究意义,总结了其主要的组成结构,并指出二维叉指超级电容器适用于微型电子器件,一维线型超级电容器具有更好的柔性和适应性。然后重点概述了固态柔性超级电容器用电极材料和电解质材料的研究进展,并对其现存问题进行探讨,指出该领域进一步发展的关键技术是如何提高电极的容量性能和循环稳定性以及电解质材料的力学性能、导电性和电化学稳定窗口。     

柔性固态非对称超级电容器电极材料的研究进展

综述了柔性固态非对称超级电容器关键元器件和材料的研究现状,重点介绍了柔性固态非对称超级电容器体系的材料选择与性能改善方面的研究进展,其中包括碳材料/过渡金属化合物材料和过渡金属氧化物/过渡金属氧化物材料等。同时还综合分析了选择不同材料体系的柔性固态非对称超级电容器结构与性能,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

柔性固态非对称超级电容器电极材料的研究进展

综述了柔性固态非对称超级电容器关键元器件和材料的研究现状,重点介绍了柔性固态非对称超级电容器体系的材料选择与性能改善方面的研究进展,其中包括碳材料/过渡金属化合物材料和过渡金属氧化物/过渡金属氧化物材料等.同时还综合分析了选择不同材料体系的柔性固态非对称超级电容器结构与性能,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

基于镍材料的柔性固态超级电容器研究进展

柔性固态超级电容器在可穿戴电子设备的储能领域发挥着重要作用,电极作为关键部件,决定了储能器件的性能。镍基材料具有优越的电化学性能,作为电极材料具有广阔的应用前景。根据化学成分将镍基材料分为若干类,重点介绍了镍基/金属以及镍基/非金属材料柔性固态超级电容器的最新进展。简要总结了镍基材料面临的挑战,并对未来的发展进行了展望。     

超级电容器炭基电极材料研究进展

电极是超级电容器的关键部件，电极材料的性能对电容器的电容特性起着关键作用。本文综述了超级电容器的各种炭基电极材料的研究现状以及其发展趋势，通过对各种炭材料的改性和炭材料复合能有效的提高电容器的电容特性。     

简易活性炭超级电容器的制备及性能研究

出于简化制备过程,降低生产成本,利于小型企业生产超级电容器的目的,通过简易的制备方法,利用活性炭、石墨毡、钛箔、甲基磺酸、LiClO4/乙腈溶液等原材料制作实用型超级电容器,测试其充放电性能。研究结果表明甲基磺酸不适合用作该超级电容器的电解液,而用LiClO4/乙腈电解液的超级电容器在0～2.0V电位窗口内表现出优异的充放电性能;但是当电位窗口提高至0～2.5V后,充放电效率明显降低。因此,本方法制作的超级电容器在合适的工作电压下具有重要的实际应用价值,对于小型企业生产超级电容器,降低生产成本具有十分重要的参考价值。     

炭基非对称型超级电容器的研究进展

基于碳材料的超级电容器因其高功率密度、快速充放电能力而在电化学储能技术领域发挥着重要的作用,但是较低的能量密度严重限制其发展应用。相较于常规对称型超级电容器,非对称型超级电容器可以充分利用理论工作电压窗口,大幅拓宽工作电压进而提升整体能量密度。本文简单介绍了非对称型超级电容器的优势与分类,以及在电极电位拓宽策略方面的最新研究进展,为未来开发新型超级电容器提供参考方向。     

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),炭化后用KOH活化,制得CC700-OH电极材料.通过SEM、TEM、XRD以及BET等对其形貌和性能进行了表征与测试,发现CC700-OH具有孔/片穿插的夹心结构.在电流密度为1 A/g时,比电容为540 F/g,在电流密度为10 A/g下,循环6000圈后比电容仍可保持初始值的98％.在二...     

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。     

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。     

超级电容器用炭基电极材料的研究进展

介绍了超级电容器的炭基电极材料：活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶、碳纳米管和模板炭,总结了其最新研究进展。目前,研究较多的是活性炭、碳纳米管和模板炭。炭材料的孔结构、内阻和电解液的种类等都是影响超级电容器性能的关键因素,超级电容器要实现大规模应用还需解决许多问题。     

超级电容器电极材料制备与性能研究

用恒电位沉积法在不锈钢电极上制备了MnO2薄膜,测试了循环伏安曲线及充放电性能。测试结果表明,充放电电压随时间呈线性变化,循环伏安曲线无明显的氧化还原峰,说明制备的MnO2具有良好的电容特性。     

超级电容器有机低温电解液的制备及电化学性能研究

超级电容器低温性能的好坏与其电极材料及电解液密切相关,通过电化学测试研究了以活性炭和石墨烯为电极材料,1mol·L-1不同体积含量丙酸甲酯(MP)的SBP-BF4/(PC+DMC+MP)体系为电解液的超级电容不同温度时的电化学性能,分析发现,MP有助于提升有机电解液的低温性能,MP溶剂体积分数为33％的活性炭超级电容可...     

Na_2MoO_4凝胶电解质炭基全固态超级电容器的电化学性能研究

本工作中,通过在PVA/H_3PO_4凝胶中添加氧化还原电解质Na_2MoO_4,制备了PVA/H_3PO_4/Na_2MoO_4复合凝胶电解质,随后将其与活性炭布组合,制备了全固态柔性超级电容器,并测试了凝胶膜的应力-应变性能、膜电导率及电化学性能。结果表明,Na_2MoO_4的加入可以在一定程度上改善凝胶膜的机械强度和电导率。相同的电流密度下,由PVA/H_3PO_4/Na_2MoO_4凝胶电解质构筑的电容器,比PVA/H_3PO_4拥有更高的比容量,且表现出更小的电压降。该电容器在1 mA·cm~(-2)的比容量可达1021m F·cm~(-2),即使电流扩大20倍,依旧保持62%的高倍率性能。该全固态超级电容器的能量密度最大为138μWh·cm~(-2),最大功率密度为6237μW·cm~(-2)。     

柔性纤维结构超级电容器研究进展

为了提高电源器件与人体高曲率表面的适配性,电源器件突破平板结构的限制,衍生出了柔性纤维结构。柔性纤维超级电容器具有高功率密度、超长循环寿命和柔性舒适等特点有望成为最具前景的柔性可穿戴电源之一。因此,本文主要介绍了碳材料、过渡金属氧化物以及复合材料三种功能材料对柔性纤维超级电容器结构和性能的影响。每种材料凭借自身独特的性质在柔性纤维超级电容器器件中发挥着重要作用,并助力可穿戴电源器件的发展。     

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。     

生物炭基光催化剂的制备、性能及环境应用研究进展

生物炭因具有独特的表面性质、易修饰的官能团、良好的导电性和化学稳定性常被用作光催化剂的载体。将光催化剂与生物炭复合制备得到生物炭基光催化剂,不仅将二者的优势有效结合起来,同时得到的复合材料在官能团、孔性能、表面活性位点、催化降解能力等方面均有显著改善。生物炭良好的导电性提高了光催化过程中电子-空穴对分离的效率,丰富的表面官能团能够吸附固定不同的污染物,便于其光催化去除。本文综述了生物炭基光催化剂的各种制备工艺、催化性能及其对废水处理的影响,详细地介绍了溶胶-凝胶、超声、水热/溶剂热、水解、焙烧、沉淀和热缩聚等生物炭基光催化剂的制备方法。此外,还通过深入的机理分析,探讨了生物炭基光催化剂对污染物的吸附和光催化降解的协同效应。最后,归纳了生物炭基光催化剂在不同污染物去除方面的应用并展望了未来的发展前景和潜力。