活性炭制双电层电容器

本文重点介绍了双电层电容器的基本概念与活性炭的制备方法及近年来日本在用活性炭制作双电层电容器方面所发表的专利文章。     

活性炭电极材料前处理对KOH电解液体系双电层电容器电化学性能的影响

制备了沥青焦基活性炭,将活性炭分别经水洗、酸洗纯化处理以及气流粉碎处理得超细粉末。将处理后的活性炭作为双电层电容器用电极材料,在3mol/LKOH电解液体系中组装成电容器。采用直流充放电、交流阻抗等表征手段,对比评价了各种活性炭前处理方法对电容器电化学性能的影响。结果表明,酸洗后活性炭的比电容增加,气流粉碎后活性炭的高功率充放电性能改善,以酸洗气流粉碎后活性炭为电极的电容器具有良好的能量及功率性能。     

双电层电容器用中微双孔活性炭的研究进展

文章介绍了中微双孔活性炭的制备方法,综述了用作双电层电容器的最新应用研究,为中微双孔活性炭在双电层电容器中的应用提供参考。     

高表面活性炭电极的制备及其在双电层电容器中的应用

综述了高表面活性炭电极的原料制备、电极成型及修饰技术的研究进展,论述了双电层电容器电化学性能的影响因素,提出了提高双电层电容器电化学性能的方法,主要包括修饰和改善高表面活性炭的微观结构、改进电极成型工艺技术和电极的预处理方式等.并建议根据实际应用过程中双电层电容器的等效电路和Gouy-Chapman-Stern(GCS)模型理论,计算出高表面活性炭电极表面上的电解质的分布形态,以此作为研究双电层电容器的微观结构和吸附储电机理的突破点,为高表面活性炭电极用于双电层电容器的进一步发展提供理论指导.     

双电层电容器活性炭电极的优化

通过物理方法对双电层电容器用活性炭电极进行改性实验,探讨了活性炭电极的结构（比表面积、孔径分布、孔容）和性能（比电容、充放电特性）的优化问题.改性后活性炭电极BET比表面积从1739.77 m²•g^-1增至2215.40 m²•g^-1,其中微孔比表面积增幅22％,中孔比表面积增幅35％,孔容积也有20%～30％的增幅量,孔径分布更为合理.优化的活性炭电极结构改善了电极材料的电化学特性,比电容量可达424 F•g^-1,增幅10％.     

双电层电容器用无烟煤基高比表面积活性炭制备工艺的正交试验研究

以双电层电容器电极材料为应用背景，选择低灰无烟煤为原料，采用KOH化学活化性，在不同的工艺条件下制备了无烟煤基高比表面积活性炭，通过正交试验法研究了KOH与无烟煤的质量比、活化温度及活化时间对所制得的高比表面积活性炭比电容的影响。结果表明：在KOH与无烟煤的质量比为5，活化温度为750℃，活化时间为1．5h时可制得比电容达62．5F／g的高比表面积活性炭。由它组装的模拟双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能。     

活性炭纤维制备双电层电容器

研究了不同材料、比表面积和电解液对比电容的影响,不同比表面积,电解液对循环充电稳定性的影响。结果表明,作为制备双电层电容器的电极材料,活性炭纤维明显好于活性炭,同样基质的活性炭纤维,比表面积大的,比电容不一定大。     

褐煤-玉米芯基活性炭在双电层电容器中的应用北大核心

以褐煤和玉米芯为原料,采用炭化活化法制备了不同原料质量比下的活性炭,对比分析了活性炭比表面积、孔径分布、表面官能团及电化学性能。结果表明,在褐煤与玉米芯原料质量比为3∶1时制得的活性炭性能最佳,比表面积可达1952.9 m^(2)·g^(-1),中孔率为10.1%。将其作为电极材料应用于双电层电容器,以3 mol·L^(-1)的KOH为电解液,在50 mA·g^(-1)电流密度下比电容可达347 F·g^(-1),电流密度达到2 A·g^(-1)时比电容仍保持在260 F·g^(-1)。在1 A·g^(-1)电流密度下循环1000次比电容保持率80.7%,呈现出良好的倍率性与循环稳定性。     

木炭基活性炭双电层电容器的电化学性能研究

以市售木炭为原材料,采用ZnCl2-CO2联用物理化学活化法制备成活性炭材料,以此活性炭为炭电极材料,6 mol.L-1KOH为电解液,组装成硬币形双电层电容器。用恒流充放电、循环伏安等电化学方法研究实验电容器的电化学性能。结果表明,活化效果显著,能将没有电容特性的普通木炭活化成性能良好的双电层电容器电极材料,适于大电流放电,80 mA放电时质量比电容达161 F.g-1,等效串联内阻为0.4Ω,充放电效率达98%,漏电流为255μA,能量密度达5.6 W.h.Kg-1。     

酚醛树脂基活性炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器用高比表面积活性炭。由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在30％KOH水溶液中的电容特性。结果表明,随着活化温度的升高,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF953,具有最高的质量比电容值,电流密度由50mA·g^-1提高到500mA·g^-1时,其放电比电容由183．36F·g^-1降低到175．68F·g^-1,容量保持率达到96％,显示出良好的电容特性。     

高比表面活活性炭电级的电化学性能研究

选用比表面积为2590m^2/g的石油焦基活性炭作为双电层电容器的炭电极材料,用直流恒流循环实验考察双电层电容器在不同允放电条件下的电化学性能。实验发现,活性炭电极具有良好的循环充放电性能,充放电效率高达97％,远高于普通电池。不同充放电电流有不同的充放电容量,恒流1mA充放电容量大于2mA和5mA时的充放电容量。活性炭的比电容为60F／g,且电化学性能稳定,有良好的应用前景。     

中孔活性炭电极储电影响因素研究

选用树脂基中孔活性炭作为双电层电容器的电极材料 ,通过水蒸气活化提高活性炭的比表面积 .实验发现 ,随着活化时间的延长 ,活性炭收率降低 ,活化 2 h烧失率高达 73.5 % ,比表面积从原来的 761 m2 g增加到 1 480 m2 g.孔结构分析表明 ,随活化时间的延长 ,在 2 nm附近孔容分布强度增强 .活性炭电极的放电时间和比电容随活化时间的延长而增加 ,但增速变缓 ,活化 2 h活性炭的比电容最高为 1 85 .84F/ g,增加了 2 8.9% .     

活化条件对活性炭微球结构与性能的影响

以煤焦油系中间相沥青微球为原料,KOH为活化剂,在不同活化条件下制备活性炭微球。考察了不同活化对活性炭微球结构和性能的影响。研究表明：随着KOH配比的增加,活性炭微球的微孔孔容变化较小,中孔孔容和总孔孔容分别增加到最大值后下降,比表面积增大到最大值后有轻微的降低。活化恒温时间对活性炭微球的活化收率和苯吸附值影响较小;而随着活化湿度的升高,活性炭微球总孔容和中孔孔容增大,比表面积先升高后降低。活性炭微球的苯吸附值随着总孔容的增大而增大。     

活化方法对沥青基炭纤维表面的影响

以沥青基炭纤维（PCF）为原料,以H2O、CO2为活化剂,以氨盐混合液为浸渍剂,对不同活化条件制得的ACF进行了比较。结果证明：H2O与CO2复合活化的效果优于单一活化剂活化;活化温度的提高有利于沥青基活性炭纤维（PACF）比表面积的增加,表面处理对活化效果有显著影响。     

工程放大效应对沥青基球状活性炭性能的影响

考察了工程放大效应对沥青基球状活性炭的制备工艺及其性能的影响。发现：在2L的成球釜中115℃，0．2MPa条件下沥青颗粒能成沥青球，但在500L的成球釜中成球温度需提高至145℃、压力为0．6MPa方能成球；当含萘沥青颗粒投入成球釜中，即使温度高于110℃，沥青颗粒仍难以成球；在2％PVA溶液中添加体积分数20％～80％的已用过的PVA溶液，有利于含萘沥青颗粒的成球；以3℃／min的升温速率由300℃直接升至1000℃再恒温10～30min，沥青球的强度最高，可达95．4％；以煤沥青为原料一次能制备出3kg，BET比表面积为1437m^2／g，强度为95％，表面pH值为7．3的沥青基球状活性炭。     

双电层电容器用多孔炭材料的研究与开发

阐述了双电层电容器的工作原理，探讨了多孔炭材料的比表面积、孔径分布、表面官能团、表面石墨微晶取向、体积密度和电导率以及电化学稳定性等微孔结构与物理化学性质对其电容特性的影响，介绍了近年来用作双电层电容器电极的几种新型多孔炭材料的研究进展。     

KOH活化法制备有机双电层电容器用高比表面积活性炭

以石油焦为原料、KOH为活化剂制备有机双电层电容器用高比表面积活性炭。考察了活化剂与石油焦的质量比（碱炭比R）对活性炭的孔结构及其比电容的影响,研究结果表明：增大活化剂用量可制得中孔含量丰富的高比表面积活性炭,碱炭比为5时所制活性炭的比表面积和总孔容分别为2646m^2／g和1．66cm^2／g,中孔率高达53．6％,以该活性炭作电极组装成的双电层电容器在1mol／L LiPF6（EC＋DMC＋EMC）有机电解液中的比电容可达173F／g,同时具有良好的充放电性能和功率特性。     

活性炭孔结构及润湿性对混合型超级电容器电化学性能的影响

以Ni（OH）2和活性炭为正负极组成复合电化学电容器。用氮吸附和接触角测定润湿性以恒流充、放电等表征方法，研究孔径、比表面积、浸润性对混合电容器电化学性能的影响。结果表明：高润湿性的活性炭有利于电容器容量的提高；具有较多中孔含量的活性炭有利于电容器大电流充放电性能的提高。     

基于竹节的双电层电容器用高比表面积活性炭的研究

竹节在隔绝空气的条件下，经不同温度炭化处理后与KOH混合，制取竹节基高比表面积活性炭，考察了炭化温度，KOH与竹节炭的质量比，活化温度和活化时间对所得高比表面积活性炭比电容的影响和组装的双电层电容器的充放电特性，结果表明，控制适宜的炭化，活化工艺条件下可制得比电容达55F／g的竹节基高比表面积活性炭，由它组装的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能，但内阻过高，大电流下充放电时电容量下降过大。