碳纳米管–聚吡咯复合材料在超电容器中的应用

在碳纳米管(CNT)基体上用化学聚合或电化学聚合方法沉积聚吡咯(PPy)制得复合材料。再以此类复合材料为活性物质制作电极,组装成原型超电容器。并对其进行了循环伏安、恒电流充放电等电化学测试。用此类复合材料制成的原型超电容器的比容量(23.6 F/g)与纯碳纳米管(2.3 F/g)或纯聚吡咯(3.9 F/g)制成的原型电容器比较,发现复合电极电容器比容量的提高不是简单的加和效应,而是协同效应所致。     

碳纳米管-氢氧化镍复合电极电化学电容器

采用催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极。基于该种材料的超电容器电极比容量为36 F/g。研究了在碳纳米管薄膜基体上使用电化学方法沉积氢氧化镍的新工艺,制备出碳纳米管/氢氧化镍复合电极。伏安特性曲线以及直流充放电实验证明复合电极的单电极比容量达到63 F/g,交流阻抗谱证明复合电极具有优良的阻抗特性。     

氧化钌/碳纳米管/石墨烯复合电极材料的制备和电化学性能

用水热反应法分别合成了氧化钌(Ru O_2)、多壁碳纳米管(MWCNT)、还原氧化石墨烯(r GO)的二元及三元复合材料,再以此类复合材料制作了电极。采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等方法研究了其电化学性能,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行了表征。结果表明:三元复合材料能明显提高电极的比容量(562 F/g)和导电性,高于二元复合材料比容量。其中采用层层组装工艺制备的复合电极,比容量达到906 F/g,内阻0.298?。     

室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中的应用

将碳纳米管制成薄膜电极,以二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSI)-1,3-氮氧杂环戊-2-酮(OZO)室温熔盐为电解液,装配成模拟电容器。测试结果表明,比电容为20.5F/g,工作电压可达2.0V以上,循环充放电500次后容量损失小于5%。室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中表现出良好的电化学兼容性,具有良好的热稳定性,是超级电容器非常有前景的新型电解液。     

有机双电层电容器用活性炭电极的修饰

利用石墨、炭黑、碳纳米管三种导电碳材料,对高比表面积活性炭进行掺杂修饰,制备有机电解液双电层电容器用薄膜电极。经电化学测试发现,在 1 mol/L 的 LiPF6/EC-DEC(体积比 1∶1)溶液中,经不同导电材料修饰后的活性炭电极,其单电极比容量和大电流充放电性能均有较大改善。其中,掺杂 10%(质量分数)碳纳米管的活性炭电极,在 330 mA/g 电流密度下的单电极比容量可达 81 F/g,比未掺杂活性炭电极 60 F/g 的比容量提高了 35%;电流密度从 60 mA/g 增至 330 mA/g,该电极的容量保持率为 79.4%。     

碳纳米管/氧化镍复合电极超大容量离子电容器

碳纳米管作为一种新型碳材料,具有质轻,高的有效比表面积和优良的导电性,是制备双电层电容器较为理想的电极材料。本文实验用硝酸回流处理碳纳米管,对其表面改性,通过sol-gel法在改性后的碳纳米管上沉积Ni(OH)2,经灼烧得到碳纳米管/氧化镍复合材料,制成电极装配成电容器单元。该电容器具有双电层电容和赝电容特性,其比电容量为160 F/g,频率响应特性较活性炭电极电容器有所提高,是一种极具发展潜力的储能器件。     

基于不同质量比的石墨烯与氢氧化镍电极材料性能分析

通过化学方法合成，寻找具有比电容优于单一材料的复合电极材料。实验方案通过对聚吡咯/石墨烯与氢氧化镍进行不同比例的化学氧化原位聚合，从而得到三元电极复合材料，釆用SEM(场发射扫描电镜分析)和XRD(X－射线衍射分析) 等表征手段对复合材料的结构、形貌进行表征，最后采用电化学工作站测试材料的电化学性能，得出ＰＧ∶Ｎｉ＝８∶２既具有较高的循环稳定性，同时比容量可达91％，能够满足能量储存装置的需要，可用于超级电容器电极材料。     

碳纳米管作为超大容量离子电容器电极的研究

本文采用碳纳米管作为超大容量离子电容器的电极材料,研究了硝酸改性处理、粘结剂对电极的电容器性能的影响,探讨了其电容的形成机理.当用硝酸改性处理的碳纳米管作电极,用30%(wt)的H₂SO₄作电解质溶液时,所得超大容量离子电容器不仅能形成双电层电容,也能形成赝电容,从而得到了69F/g的比电容;同时碳纳米管电极超大容量离子电容器具有良好的频率响应特性.     

聚苯胺混杂型电化学电容器研究

采用聚苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺活性炭复合物。研究了活性炭与苯胺在不同配比下制得的复合物的比容量,结果表明:当活性炭占复合材料的质量比为14.9%时,复合物的比容量为191.8F/g,比相同条件下制得聚苯胺的比容量提高了56%。以该复合物为电化学电容器的正极材料,以改性活性炭为其负极材料,电解液为6mol/L的氢氧化钠水溶液,组装了原型电化学电容器。该电容器的比能量可达8.7Wh/kg,比功率可达878W/kg。     

电化学双电层电容器的研制

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极。基于该种材料的超电容器电极比容量达到36 F/g并表现出良好的功率特性。本文采用多种研究方法对基于该种材料的双电层电容器进行了详细的研究。     

双电层电容器碳纳米管固体极板的制备

本文研究了基于碳纳米管的法拉级双电层电容器极板的制备,使用碳纳米管和酚醛树脂混合成型作为极板的双电层电容器获得了15~25F/g的容量.通过测试所制电容器的主要电性能参数并与传统的活性炭极板对比,表明具有高的比表面积和良好晶化程度的碳纳米管用以制备双电层电容器极板具有潜在的优势.     

二氧化钌/活性炭复合电极材料的性能研究

用sol-gel法制备了水合二氧化钌,进而制备了二氧化钌/活性炭复合电极,并对各种不同配比的复合电极的电化学性能和物理性能进行了实验研究。引入参数Cp,RuO2·xH2O,解释复合电极的电容特性,更好地考察了水合钌氧化物的利用率。结果表明,在二氧化钌中加入适量的活性炭,可以改善电极材料的阻抗特性,但将以降低电容量为代价,当二氧化钌含量为60%(质量分数)时,复合电极的比容量为567F/g,内阻为0.4331Ω,是一种理想的超级电容器电极材料。     

Robust Single-Walled Carbon Nanotube-Infiltrated Carbon Fiber Electrodes for Structural Supercapacitors: from Reductive Dissolution to High Performance Devices

Multifunctional electrodes for structural supercapacitors are prepared by vacuum infiltration of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) into woven carbon fibers (CFs); the use of reductive charging chemistry to form nanotubide solutions ensured a high degree of individualization. The route is highly versatile, as shown by comparing four different commercial nanotube feedstocks. In film form, the pure nanotubide networks (“buckypapers”) are highly conductive (up to 2000 S cm⁻¹) with high surface area (>1000 m² g⁻¹) and great electrochemical performance (capacitance of 101 F g⁻¹, energy density of 27.5 Wh kg⁻¹ and power density of 135 kW kg⁻¹). Uniformly integrating these SWCNT networks throughout the CF fabrics significantly increased electrical conductivity (up to 318 S cm⁻¹), surface area (up to 196 m² g⁻¹), and in-plane shear properties, all simultaneously. The CNT-infiltrated CFs electrodes exhibited intrinsically high specific energy (2.6–4.2 Wh kg⁻¹) and power (6.0–8.7 kW kg⁻¹) densities in pure 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM TFSI) electrolyte. Multifunctional structural supercapacitors based on CNT-coated CFs offer a substantial increase in capacitive performance while maintaining the tensile mechanical properties of the as-received CF-based composite. This non-damaging approach to modify CFs with highly graphitic, high surface area nanocarbons provides a new route to structural energy storage systems.     

Carbon/carbon nanocomposites as counter electrodes for platinum free dye-sensitized solar cells

In this work, carbonaceous materials and their combinations with each other were used as counter electrodes for efficient dye-sensitized solar cells (DSSCs). A small amount of TiO₂ paste was also incorporated in each electrocatalyst to increase the adhesion between the carbon material and the conductive glass substrate. The dispersion of carbonaceous materials in composite films was characterized by transmission electron microscopy (TEM). Electrocatalytic characteristics of carbon/carbon catalysts are systematically investigated by electrochemical techniques, such as cyclic voltammetry and chronoamperometry. Solar cells assembled with carbon/carbon composite counter electrodes were characterized by photocurrent–voltage characteristic and electrochemical impedance spectroscopy measurements. The results indicate that under optimal conditions, the solar cell assembled with carbon/carbon composite counter electrode containing activated carbon, multi-walled carbon nanotube and graphene, shows power conversion efficiency of 10.73%. This photovoltaic performance is comparable with 11.20% for the platinum-based dye-sensitized solar cell. The results exhibit that carbonaceous material is an encouraging alternative for low-cost DSSCs.     

固相反应法制备NiO-Co_3O_4复合物及其超级电容器性能

采用固相反应法合成了摩尔比为4∶1的NiO-Co3O4复合物,用XRD和SEM表征了样品的相结构和形貌,采用循环伏安(CV)法和恒流充放电测试两种方法研究了纯NiO、纯Co3O4和NiO-Co3O4复合物电极的电化学性能。结果表明:所得复合物样品为立方相结构,Co3O4的掺入增加了NiO样品的孔穴率。在6mol.L–1的KOH电解液中,复合物的比电容达到了476F.g–1,远高于纯NiO(约93F.g–1)和纯Co3O4的比电容(约148F.g–1)。在充放电1000次后,NiO-Co3O4的比容量仅衰减了3.4%,显示出该复合物的电化学性能明显优于纯NiO和纯Co3O4。