木质素基燃料电池双极板的制备及性能研究

为了充分利用木质素,扩大其在复合材料的应用范围,采用木质素、苯酚和甲醛合成了木质素基酚醛树脂。以天然石墨和碳纤维做导电填料,采用模压工艺制备燃料电池用双极板材料。对复合材料的密度、弯曲性能、动态力学性能和电导率进行表征分析。结果表明,当天然石墨逐步被碳纤维取代后,木质素基复合材料的密度随着碳纤维含量的增加而逐渐下降;弯曲强度则一直增加,但是弯曲模量在碳纤维达到30%时达到最大值,之后开始下降。动态力学性能实验表明,材料的储能模量和玻璃化转变温度随着碳纤含量增加而增加,并在30%碳纤维时达到最高值。复合材料的电导率随着碳纤维含量增加而增加,最大达到500 S/cm,之后复合材料的电导率开始下降。研究结果证明,含有30%碳纤维和30%天然石墨的木质素基复合材料具有较好的综合性能:密度为1.16 g/cm~3,弯曲强度和弯曲模量分别为52.7 MPa和10.7 GPa,电导率500 S/cm。     

喷墨打印技术制造新能源器件研究进展

新能源技术与器件的发展和使用是人类可持续发展的有效途径之一.目前大多数新能源器件采用的材料均基于陶瓷和复合材料等.综述了采用喷墨打印工艺制备新能源器件时对墨水配制及其性能的要求,以及该工艺用于新能源储能器件(如超级电容器和锂离子电池)和新能源转换器件(如太阳能电池和燃料电池)制造的研究进展.从原料到打印工艺等方面进行讨...     

表面化学反应控制制备多级结构电极材料及性能

超级电容器和锂离子电池等储能设备的研究和开发日益受到人们的关注。对于超级电容器和锂离子电池等储能设备,其电化学性能主要取决于电极材料,因此高效储能材料的制备成为开发高效储能设备的关键。本文主要介绍了多级结构过渡金属氧化物基电极材料的制备及性能,重点阐述了本实验室近年来在研制高性能超级电容器和锂离子电池方面的相关工作:基于表面化学反应控制制备多级结构金属氧化物、金属氢氧化物/碳嵌入式纳米杂化物以及多种三维结构的多元复合电极材料,表现出优异的电化学性能。     

碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的制备及其性能

采用碱催化酚化的方式增加木质素反应活性以替代苯酚,用于制备酚醛树脂及碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料,探讨了碱催化酚化工艺条件对木质素结构的影响,表征了不同取代比的木质素基酚醛树脂的结构,以及碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的形貌和力学性能。结果表明：经碱催化酚化的木质素反应活性明显增加,最佳工艺条件为温度90℃,时间90 min,碱用量4%(w);木质素基酚醛树脂与传统酚醛树脂结构相似,当木质素替代率为30%(w)时,可获得弯曲性能和层间剪切强度高的碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料。     

MXene在电储能领域的研究进展

近年来，过渡金属碳或氮化物MXene一经问世，就引起广泛研究。因其具有独特的物理化学性质，MXene及其复合材料在储能、催化、传感、电磁屏蔽领域存在潜在价值。MXene在锂离子电池、钠离子电池等二次电池和超级电容器的应用中表现出优越的电化学性能，有广阔的应用前景。文中列举了目前广泛使用的磷酸铁锂电池的工作原理。综述了MXene及其复合材料在电储能领域的研究进展，对MXene材料及MXene基复合材料在电储能领域的研究做出展望。     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

掺银木质素基碳纤维的制备及电催化性能研究

用静电纺丝法制备了高浓度木质素基纤维垫，经热稳定和碳化，纤维垫转化为木质素基碳纤维，用作银纳米颗粒载体。用环境扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)、能量色散X-射线光谱(EDS)等对材料进行表征，组装成全固态锌空气电池进行测试。当木质素、聚乙烯醇(PVA)和银纳米颗粒质量比为4∶4∶1时，制备的掺银纳米颗粒木质素基碳纳米纤维(CNFs-Ag)催化剂的极限电流密度为5 mA/cm²，塔菲尔斜率为112.6 mV/dec，电子转移数为3.9，毒性物质产率低于10%，稳定性及耐甲醇性能优于20%(wt)商用铂碳催化剂(Pt/C)，具有优异的氧还原电催化性能和广阔的的应用前景。     

木质素衍生炭在碱金属离子电池负极中的研究进展

碱金属离子在商品化石墨负极材料的嵌入/脱出过程中会发生较大的体积膨胀,导致容量衰减快、倍率性能差等问题。木质素衍生炭材料具有原料丰富、经济、制备工艺简单及结构可控等优点,作为碱金属离子电池负极表现出较高的容量、较好的倍率性能和循环稳定性。木质素衍生炭材料在过去十多年中取得了一些研究进展。基于此,简要介绍了碱金属离子电池碳材料负极的储能机理及特点,系统综述了木质素衍生炭材料在碱金属离子电池负极材料中的最新研究进展,重点总结了其合成策略、结构特征、储存机理以及其电化学性能等,指出了层间距调控、碳层排序和表面功能化与电化学性能之间的构效关系。此外,拓展概述了木质素衍生炭材料的发展前景和面临的挑战,为木质素衍生炭材料的下一步研究和开发提供参考。     

三聚氰胺树脂碳基材料在电化学储能中的研究进展

电极材料是影响电化学储能系统性能的主要因素.目前,对电极材料性能改善的研究主要集中于结构的优化和杂原子的引入两个方面.以三聚氰胺树脂为前驱体制备的碳基材料凭借其丰富的孔道结构和高含量的氮原子掺杂双重优势,在电化学储能设备的电极材料的应用中表现出高电容性能和出色的循环能力.该文从活化法、模板炭化法、混合聚合物炭化法等孔道控制工艺,探讨了孔道结构对于材料性能的影响.针对当前主流研发的电池和超级电容器,对以三聚氰胺树脂为原料制备的碳基材料展开综述,并分析其研究现状与发展趋势.     

木质素衍生炭在碱金属离子电池负极中的研究进展

碱金属离子在商品化石墨负极材料的嵌入/脱出过程中会发生较大的体积膨胀,导致容量衰减快、倍率性能差等问题。木质素衍生炭材料具有原料丰富、经济、制备工艺简单及结构可控等优点,作为碱金属离子电池负极表现出较高的容量、较好的倍率性能和循环稳定性。木质素衍生炭材料在过去十多年中取得了一些研究进展。基于此,简要介绍了碱金属离子电池碳材料负极的储能机理及特点,系统综述了木质素衍生炭材料在碱金属离子电池负极材料中的最新研究进展,重点总结了其合成策略、结构特征、储存机理以及其电化学性能等,指出了层间距调控、碳层排序和表面功能化与电化学性能之间的构效关系。此外,拓展概述了木质素衍生炭材料的发展前景和面临的挑战,为木质素衍生炭材料的下一步研究和开发提供参考。     

木质素基纳米碳纤维的制备及储锂性能研究

本文以木质素磺酸钠为碳源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,通过控制PVP和木质素不同配比,采用静电纺丝和碳化技术,制备不同形态的纳米碳纤维膜,以该材料作为锂离子电池负极材料,对其储锂性能进行了研究.结果表明,当PVP与木质素的质量比为2∶1时,纳米碳纤维表现出丰富的微孔结构,比表面积达614m2/g.当用作锂离子电池...     

纤维基柔性超级电容器研究进展

介绍了纤维基柔性超级电容器工作原理;详述了不同类型纤维基柔性超级电容器的构成、性能和特点;并展望了纤维基柔性超级电容器未来的研究方向和趋势。根据组装方式的不同,纤维基超级电容器主要可分为并列型、扭转型、缠绕型、同轴型和轧制型。并列型纤维基超级电容器制备简便,但能量存储性能受到限制,兼容性差;扭转型和缠绕型纤维基超级电容器具有较高电极间离子交换效率,操作简便,耐久性相对较差;同轴型纤维基超级电容器制备过程相对复杂,具有较高的电容性能和结构强度;轧制型纤维基超级电容器制备简便,能够提高组装器件的储能性能,但对于制备材料的要求较高。相比其他类型超级电容器,同轴型纤维基超级电容器具有更高的比容量和电化学性能,与织物的结合能力更加优异,将成为制备柔性储能器件和智能纺织品的主要纤维基超级电容器。     

文摘

锂离子二次电池负极用碳材料及其储锂机理；粘胶基活性炭纤维对甲苯的吸咐及再生；煤在新型炭材料制备中的应用；碳纤维复合材料商尔夫球杆；碳材料在电双层电容器电极应用的最新研究……     

熔喷法制备木质素基碳纤维毡研究

为实现熔喷法制备木质素基碳纤维毡,先对木质素原料进行酚化改性,然后利用熔喷技术制备木质素基纤维毡;再进一步固化、预氧化和碳化得到木质素基碳纤维毡。采用粘度、熔点、热重和元素分析对木质素熔喷法制备碳纤维毡的工艺参数进行表征,并获得最佳熔喷、固化、预氧化和碳化工艺条件。     

g-C3N4基超级电容器用电极材料的研究进展

超级电容器由于具有功率密度大、储放电速度快、循环寿命长等优点受到储能领域的极大关注，电极材料是其性能优劣的关键所在。而具有较高含氮量、活性位点多且形貌与稳定性良好的g-C₃N₄作为一种优秀的超级电容器电极材料受到研究者的青睐。本文综述了g-C₃N₄基超级电容器的结构特征以及储能机理，重点阐述了g-C₃N₄基复合材料的性能提升策略，最后梳理了g-C₃N₄基超级电容器电极材料的性能提升研究进展，明确了g-C₃N₄基复合材料具有优秀的超级电容器电极材料应用前景。     

生物质基碳气凝胶的研究进展

碳气凝胶是一种新型的纳米多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面积大、导电性能优良、耐高温等优点,在催化剂载体、电容器及吸附材料等领域具有广阔的应用前景。与传统的碳气凝胶相比,生物质基碳气凝胶具有前驱体环保可再生的优势,可为生物质高值化、功能化利用提供新思路。本文在简单介绍生物质基碳气凝胶制备过程（包括溶胶-凝胶化、干燥、炭化）的基础上,重点介绍了3类来自不同生物质前驱体（植物纤维素、细菌纤维素和具有三维多孔结构的植物本身）碳气凝胶的制备方法,并对碳气凝胶及其复合材料在催化剂载体、吸附材料、超级电容器、锂离子电池方面的应用进行了综述,最后对生物质基碳气凝胶的研究方向和发展前景进行总结和展望。     

基于导电聚合物柔性超级电容器电极材料的研究进展

柔性超级电容器具有灵活性高、充放电速度快、功率密度大、绿色环保、安全性高、成本低等优越性能,在可穿戴电子设备领域具有重要的应用价值。纯导电聚合物电极材料的循环稳定性和电化学性能有限,而导电聚合物复合其他导电材料形成的复合电极能改善其循环稳定性和电化学性能。根据近年来不同导电聚合物基柔性超级电容器电极材料的研究进展,介绍了以导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩)基复合材料作为柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究。     

一种双电层超级电容器的研制以及与电池的性能比较

以活性炭为原料,制备了一种2.5V/40F的有机系双电层超级电容器,评价了不同的粘结剂、隔膜材料、电解液和老化工艺对超级电容器性能的影响。通过性能测试和机理分析比较了超级电容器和电池的差异。     

石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法及应用进展

选择合适的方法可以制备出石墨烯/碳纳米管复合材料并且使得它们之间能够产生一种协同作用,使其物理化学性能同时增强。近年来,石墨烯/碳纳米管复合材料在超级电容器、储能电池、电化学传感器、材料增强增韧、污染物吸附处理等方面的应用受到人们广泛关注。对石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法及应用进展进行了综述,并对其发展前景进行了展望。     

纤维状柔性超级电容器的研究进展

随着智能可穿戴设备的快速发展,对柔性能量储存设备提出了更高的要求.纤维状超级电容器具有柔性、轻质、功率密度高、循环寿命长、快速充放电的优势,在可穿戴领域展现出广泛的应用潜力.碳纳米管纤维、石墨烯纤维和碳纤维具有较高的电导率,可以满足超级电容器电导率的要求,被认为是理想的纤维状超级电容器的电极材料.主要综述了碳纳米管纤维、石墨烯纤维和碳纤维基超级电容器的制备方法、电化学性能和纤维状超级电容器的应用,重点介绍了一些国内外代表性的研究工作.最后分析了纤维状超级电容器研究中存在的问题,并对未来的研究方向和发展趋势进行了预测和展望.