碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.     

金属Mn/活性炭电极材料电化学性能的研究

选用不同孔结构的活性炭采用浸渍法负载Mn金属离子,考察活性炭在负载前后的比电容变化情况。研究表明,金属Mn具有比较明显的准电容效应,其中负载金属Mn的中孔活性炭和微孔活性炭的比电容分别增加63．17％和19．69％,中孔活性炭负载金属Mn时,比电容随负载量的增加而上升;微孔活性炭负载5％时比电容最大为340．16F／g。     

高性能炭电极材料的制备和电化学性能研究

以胡桃壳为前躯体,采用ZnCl2化学活化法制备炭电极材料,研究了活化剂与果壳的不同混合质量比例对炭材料性质的影响,用氮气吸附和傅立叶红外表征活性炭材料的比表面积、孔结构和表面性质,结果表明:活性炭材料表面存在着含氧官能团,为一种高微孔无定形炭材料;以制备的活性炭为电极材料,KOH为电解液构成超级电容器,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究了其电化学性能,结果表明:制备的活性炭电极材料表现出理想的电化学电容行为,比电容高达271.0F/g,漏电流和等效串联电阻分别只有0.25mA和0.39Ω,稳定性很高,循环充放电5000次后,电容量仍保持88%以上.     

碳纳米管/聚苯胺柔性自支撑复合电极材料的制备及其电化学性能研究

基于原位化学氧化聚合并结合真空辅助成型获得了聚苯胺(PANI)包裹碳纳米管(CNTs)的CNTs/PANI自支撑复合电极,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱测试仪(FT-IR)对CNTs/PANI复合膜的微观形貌和结构进行表征,并利用电化学工作站对其电化学性能进行了测试。实验结果表明,CNTs被PANI颗粒均匀包覆。CNTs/PANI-15(CNTs与An的质量比为1∶15)复合电极的比电容为387F/g(电流密度为0.5A/g),且在3A/g电流密度下连续循环10000圈时,电容保持率为86%。而纯PANI在8000次循环充放电测试后,电容保持率低至66%,且结构几乎坍塌。其原因在所制备的CNTs/PANI复合电极材料兼具PANI的赝电容和CNTs的双电层电容的双重储能机理,通过二者的协同作用显著改善了CNTs/PANI复合膜的电化学性能。     

太西无烟煤/聚苯胺复合电极材料的制备与性能研究

将苯胺单体引入太西无烟煤的微纳米孔隙及芳香层片中,原位聚合制备出太西无烟煤/聚苯胺复合材料,其电导率稳定在101 S·m-1数量级.分别用SEM和FTIR对其微观形态和化学结构进行了表征,用电阻仪和电化学工作站对其电化学性能进行了表征,结果发现:无烟煤/聚苯胺复合材料表面附着大量微纳米级聚苯胺小颗粒.无烟煤与聚苯胺间发生了较强的化学键合和氢键结合.当无烟煤与苯胺质量比为1/2时,得到的复合材料电导率最高,为72.5 S·m-1,单极比电容为130.72 F/g,且兼有法拉第准电容和双电层电容特征.     

炭载MnO2复合电极材料的制备与电容性能研究

采用真空浸溃、化学沉淀法制备活性炭(AC)载MnO2复合电极材料(MAC),利用XRD、SEM、EDS、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对所制备的复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试.实验结果表明在AC颗粒表面沉积了γ-MnO2颗粒,所得MAC以200mA/g的电流密度充放电,首次放电比电容高达417F/g,循...     

热膨胀制备含氧官能团化的石墨烯及其电化学电容性能

在空气气氛、150℃的条件下直接热处理氧化石墨获得含氧官能团化的石墨烯.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对其结构和形貌进行表征.利用循环伏安(CV)、恒流充放电技术对其电化学性能进行测试.结果表明,所制备的含氧官能团化的石墨烯表现出优良的电容性能,其单电极比电容值高达275F/g,且具有良好的倍率特性和循环性能.     

聚苯胺的电化学制备及电容特性

在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(CV)合成了聚苯胺(PANI)。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等手段对其结构和形貌进行了表征。在2 mol/L KOH电解液中,对合成的聚苯胺粉末构成的电极进行了循环伏安、恒流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明,电化学合成硫酸掺杂的PANI有良好的结晶性并呈现出纳米棒的结构,电流密度为20mA/cm2时,PANI电容器的比电容高达421.11 F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料。     

镍-铋复合氧化物的制备及其在三电极体系中的赝电容行为

采用溶剂热法合成镍-铋氢氧化物复合前驱体,后经热处理将其转化为镍-铋复合氧化物。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)对复合氧化物的结构和形貌进行了表征。运用循环伏安法和恒电流充放电等电化学方法对其电化学电容性能进行了研究。测试结果表明,复合氧化物中组分间的配比是材料取得良好电容性能的关键因素。通过对比研究,优化出复合氧化物的最佳配比,并充分讨论了该复合氧化物作为单电极时的能量及功率密度。     

模板法制备介孔VN纳米电极材料及其电容性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 通过高温氨解还原V₂O₅前驱体制得了具有丰富介孔的VN纳米材料, 采用XRD与TEM分析观察样品的结构和形貌, 用N2吸附测试样品的比表面积和孔径分布. XRD分析表明, 介孔VN纳米材料属于立方晶系的晶体结构. TEM和N₂吸附测试结果表明, VN纳米材料的颗粒粒径大约为10 nm, 比表面积为88 m²/g, 有比较丰富的2~6 nm的介孔. 在1 mol/L KOH电解液中进行循环伏安和恒流充放电测试研究其电容性能, 结果显示, VN电极同时具有双电层电容性能和氧化–还原反应的准电容性能, 1 mV/s的扫描速率下能获得517 F/g的比电容; 当扫描速率增大到10 mV/s时, 其比电容仍有275 F/g.     

超级电容器的储能原理及其电极材料的研究进展

超级电容器因具有高比功率、大电容和循环寿命长等特点,成为一种新型的储能装置,具有广泛阔应用前景.它可分为双电层电容器、法拉第准电容器和混合型超级电容器.重点介绍了超级电容器的储能原理及其电极材料的研究进展,并探讨了以后的发展方向.     

流延涂布法制备活性炭电极膜片的超级电容器

应用流延涂布方法制备活性炭电极膜片,采用电极膜片层叠技术制造超级电容器.由于使用价廉的粉状活性炭做电极原料,大大提高了电容器的制造效率,为大批量生产和商业化创造了条件.电化学应用测试发现KOH体系超级电容器拥有良好的电化学性能.其能量密度可达1.16 Wh/Kg,5万次充放电循环后能量损耗率小于20 %,且功率特性好,内阻和漏电流小,能够在-20 ℃～80 ℃下正常工作,保存500 d后性能基本上没有衰减.     

高比容纳米Ni（OH）2的制备及其电化学电容性能

以草酸和乙酸镍为原料,通过低温固相法合成前驱体(NiC2O4.2H2O)粉末。用此前驱体粉末与固态NaOH混合并充分研磨制得纳米Ni(OH)2粉末。经SEM、XRD测试表明,制得的纳米Ni(OH)2粉末是平均粒径约为12nm的β-Ni(OH)2。用循环伏安法、恒流充放电测试和交流阻抗谱研究Ni(OH)2电极的电化学电容特性。结果表明在电流密度为1A.g-1时,其比电容高达2271F.g-1,且经多次循环后表现出较好的循环稳定性能。     

氧化物／活性炭复合电极材料的研究

用醋酸锰和高锰酸钾制备二氧化锰粉末；用氯化钌和氢氧化钠制备水合二氧化钌粉末。以二氧化钌和二氧化锰作为电极材料的活性物质，以活性碳粉末为电极的基础原料制备复合电极，并组装超级电容器单元。用x射线衍射仪和扫描电镜对电极材料进行表征，可得复合电极具有明显的电容特征。在浓度为38％的硫酸电解质溶液中，对复合电极进行电化学性能测试，循环伏安曲线、充放电曲线和交流阻抗特性显示了复合电极材料具有良好的电化学性能。碳，锰复合电极的比容量为128F／g，碳/锰/钌复合电极的比容量为266F/g。当二氧化钌和二氧化锰在电极中质量比各占20％时，更能发挥活性物质的作用，由该电极材料组成的超级电容器具有理想的电容特性。     

聚苯胺修饰活性炭电极电化学性能

采用循环伏安法在活性炭电极（AC）表面合成导电聚苯胺，得到聚苯胺修饰活性炭复合电极（PAn／AC），通过循环伏安（CV）、恒流充放电技术研究了电极的电容特性，并计算了其等效串联电阻。结果表明，在硫酸溶液中，复合电极呈现较好的电容特性，复合电极的比电容能达到545F／g，比纯活性炭电极的306F／g提高了78％，不同放电电流密度下求出的比电容比纯活性炭电极平均提高了89％，且复合电极的ESR比AC电极稍小。     

Fe3O4电极材料的制备及其电容性能

为提高电极材料性能,采用微乳液法与溶剂热法相结合制备了Fe3O4颗粒,进而制得了Fe3O4电极材料,并研究了反应温度、煅烧处理对电极材料电容性能的影响.结果表明,当反应温度为140℃时所制得的电极材料的电容性能优于120℃、160℃时制得电极材料的电容性能;煅烧处理对电极材料的电容性能有促进作用,在140℃下制得的电极材料经煅烧处理后的电容性能仍最佳,在电流密度分别为1,2,5 A/g时,比电容分别提升至420.5,230.0,142.5 F/g.     

超级电容石墨烯纸电极渗流及其储能性能研究

以水合肼为还原剂,通过化学还原氧化石墨烯及真空抽滤制备柔性石墨烯纸,并将石墨烯纸制得超级电容电极材料。采用扫描电子显微镜、高倍率透射电子显微镜等手段对样品进行形貌结构表征。采用格子玻尔兹曼方法(LBM),对石墨烯纸孔隙结构中的电解液渗流特性进行数值模拟分析,并研究电解液渗流压力对储能性能的影响。结果表明,在电解液渗流压力从100kPa增大至500kPa条件下,石墨烯纸的润湿率由27.08%提高至85.44%,石墨烯纸的储能比电容达到158F/g。     

掺钴MnO2电极的电化学电容行为研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器电极材料化学掺杂Co的MnO2电极,借助XRD测试对电极材料进行了物理结构表征,表明掺Co量影响材料的晶体结构和活性。电化学测试结果得出化学掺杂的配比对电化学性能影响很大,掺杂量为n(Co)：n(Co Mn)大于或小于0．1时,其循环伏安、充放电和电容特性较差。而适量的掺入Co,改善了电极的电容性能,降低了电极内阻,提高了活性物质的利用率,并使得电极能够在大电流下进行充放电。经1000次循环,适量掺杂的MnO2电极比未掺杂的MnO2电极具有更高的电容性能,掺杂的MnO2电极循环性能相对较差,但是其比电容仍然大干未掺杂MnO2电极。     

超级电容器MnO2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为催化剂,制备碳气凝胶(CRF),并以KMnO4和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用了化学沉淀法制备MnO2/CRF复合材料.用N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所制备的MnO2、CRF和MnO2/CRF复合材料进行了表征,结果表明碳气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,所制备的MnO2为纳米级颗粒,复合材料为纳米级粉体.并对不同配比的MnO2/CRF复合材料的电化学性能进行了研究.循环伏安、恒流充放电实验表明了所制备的MnO2/CRF复合电极材料具有良好的可逆性和充放电性能.当MnO2含量为60%时,MnO2与碳气凝胶复合制成的新型电极材料具有226.3F/g的比电容,比碳气凝胶电极的比电容提高了1倍.此外,对复合电极的循环寿命进行了研究,表明复合电极具有良好的循环充放电性能.     

碳纳米管薄膜电极的制备及电容吸附性能

采用低压CVD法制备得到的金属镍基碳纳米管薄膜直接作为电容去离子器（CDD）的电极材料，并对碳纳米管薄膜进行了扫描电镜观察和比表面与孔径分析，探讨了该电极材料的电容吸附性能。NaF溶液的吸附实验结果表明：该电极材料的去离子效果明显、且可再生和重复使用。