石墨烯在超级电容器中的应用研究进展

石墨烯因具有独特的二维晶体结构而具备优异的电学、光学、力学、热学等性能,成为全世界科研工作者研究的热点。介绍了超级电容器储能原理,对石墨烯在超级电容器中的应用和其复合电极材料的发展进行了综述和展望。     

石墨烯制备及其在超级电容器中的应用研究

石墨烯独特的结构使其具有优异的电、光、热、强度等物理性质,是"后硅时代"的新潜力材料,因具有巨大的应用前景而成为研究的热点。首先对近10多年来国内外石墨烯的研究现状进行了简要分析,然后详细介绍了石墨烯的主要制备方法、原理、各自的特征及其应用前景,重点综述了石墨烯在超级电容器电极材料中的应用研究,最后就目前石墨烯及其在超级电容器中的应用研究的关键问题提出了个人看法和一些建议。     

石墨烯基材料在超级电容器中的应用研究进展

石墨烯作为一种新型的碳材料,具有优异的物理、化学及力学性能,如导热导电性能良好、比表面积大及机械强度高,这些特性使其成为应用在电化学领域中的理想材料.总结了超级电容器用石墨烯材料的主流制备方法,综述了最近几年石墨烯及其复合材料在超级电容器中的应用研究进展,并展望了其未来的应用前景.     

石墨烯/聚苯胺基超级电容器研究进展

近年来,超级电容器以其优异的性能引起了研究者的广泛兴趣。其中以石墨烯为基质的电极材料占研究的绝大部分,同时质子化的聚苯胺也是一种高比电容的电极材料,将石墨烯与聚苯胺复合,利用二者的协同作用可以有效提高电容器的性能。主要介绍了二者的复合方式及复合材料的电容性能,总结了石墨烯/聚苯胺电极材料电容器的研究进展,最后对该领域的发展进行了展望。     

商业化石墨烯材料在超级电容器中的应用研究

将两款商业化石墨烯材料用于超级电容器中,考察材料的结构特性及应用方式对超级电容器性能的影响。结果表明:对于高比表面积石墨烯材料,因堆叠团聚问题导致极片过于致密,影响电解液渗透和有效利用面积,因此单独作为活性材料使用不能带来性能提升。而高电导率、比表面积适中的石墨烯材料,则适合作为活性炭电极的导电添加剂,可促进电荷传输和电解液离子扩散,提高电极比电容和功率特性;在0.5A/g电流密度下,该电极在有机电解液中的比电容值可达64.7F/g,即使在4A/g的高倍率条件下,性能相比低倍率也未出现明显下降,综合表现优于纯活性炭材料制作的电极。     

石墨烯的制备及其在超级电容器中的应用研究

石墨烯具有优异的物理、化学和力学性能,成为近年来的研究热点。尤其是其良好的导电性能和大的比表面积,使其在电化学领域中有着巨大的应用前景。综述了石墨烯的主要制备方法,重点介绍了石墨烯及其复合材料在超级电容器中的主要制备方法和应用研究,并对其未来的应用前景进行了展望。     

石墨烯的制备及其在超级电容器中的应用研究

石墨烯具有优异的物理、化学和力学性能，成为近年来的研究热点。尤其是其良好的导电性能和大的比表面积，使其在电化学领域中有着巨大的应用前景。综述了石墨烯的主要制备方法，重点介绍了石墨烯及其复合材料在超级电容器中的主要制备方法和应用研究，并对其未来的应用前景进行了展望。     

石墨烯基复合超级电容器材料研究进展

石墨烯基复合材料因其优异的性能广泛应用于各个领域,尤其在超级电容器的研究中。本文对石墨烯基复合超级电容器材料的结构进行了分类,并分别从石墨烯-碳基复合材料、石墨烯-导电高分子复合材料、石墨烯-过渡金属化合物复合材料的角度,总结了不同石墨烯基复合超级电容器材料的研究进展,重点强调了优化电极结构和提高电极性能之间的关系。同时,概述了石墨烯基复合材料在锂离子电池、太阳能电池、催化等其他方面的应用。获得高能量密度、功率密度以及长循环寿命的超级电容器是其作为电极材料的发展趋势。     

碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起了广泛的关注。通过介绍碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展，评述了碳纳米管、活化碳纳米管、碳纳米管／金属氧化物复合物以及碳纳米管／导电聚合物复合物用做超级电容器电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面积小，比容量偏低。化学活化可以显著提高碳纳米管的比表面积，增大其比电容。将碳纳米管与准电容材料金属氧化物或导电聚合物复合。可以发挥各自的优势，从而得到低成本、高性能的复合电极材料，将是今后发展的一个方向。     

石墨烯基超级电容器电极材料研究进展

石墨烯基纳米复合材料是制备超级电容器电极的重要原料之一,也是当下的研究热点。首先介绍了石墨烯/导电聚合物、石墨烯/金属氧化物两类二元纳米复合材料的特点及其制备方法;再介绍了三种不同结构类型的石墨烯/导电聚合物/金属氧化物三元纳米复合材料,并通过分析其结构特点,说明其优势与不足;最后简要介绍了石墨烯与金属硫化物、贵金属粒子以及其他碳材料复合的研究现状。通过分析可知,目前石墨烯基纳米复合材料仍存在较多不足之处,寻求快速、绿色、经济的方法制备能有效提高超级电容器电化学性能的石墨烯基纳米复合材料,将是未来的发展方向。     

超级电容器氧化锰电极材料的研究进展

氧化锰资源广泛、价格低廉、环境友善、电化学性能良好,有着较好的应用前景,已成为优良的超级电容器电极材料.本文简要介绍了超级电容器氧化锰粉末电极和薄膜电极的特点和制备工艺,综述了合成氧化锰的各种制备技术及其取得的进展和存在的主要问题,并分析了通过掺杂和复合来提高氧化锰电极比容量和导电性的思路和解决方案.     

三维石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器领域的研究现状

三维石墨烯具有独特的三维多孔结构,不仅增加了与电解液的接触面积,同时为固定在其表面的活性物质提供了快速的电子传输通道,有效地提高了超级电容器的电化学性能,使其被认为是最有前景的超级电容器电极材料。综述了目前获得多孔结构、大比表面积、优异导电性和良好力学性能的三维石墨烯的方法,并简述了其复合材料在超级电容器领域的应用现状。     

以碳布为基底的柔性超级电容器电极材料研究进展

论述了碳布为基底的超级电容器的电极材料分类、电极材料的制备方法及改性等,并介绍了国内外该领域的研究进展。     

超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展

有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料.有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电.根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型.阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势.     

三维石墨烯及其复合材料的制备及在超级电容器中的研究进展

三维(3D)石墨烯及其复合材料具有柔韧性好、比表面积大、功率密度高、力学性能稳定以及离子传输迅速等优良性能,成为材料科学领域备受关注的材料。概述了三维石墨烯材料的基本性质和性能,并对其多元复合材料的制备方法以及在超级电容器储能材料方面的应用研究进展进行了评述。三维(3D)石墨烯常用的制备方法有自组装法、模板导向法和3D打印法等,通过对制备方法进行改进,可以有效调控三维材料的多孔结构、孔径、柔韧性和电子传递速度等性能。三维(3D)石墨烯与过渡金属化合物及导电聚合物复合而成的多元复合物在超级电容器电极材料方面表现出广阔的应用前景。     

Vertically Oriented Graphene Nanoribbon Fibers for High‐Volumetric Energy Density All‐Solid‐State Asymmetric Supercapacitors

Graphene fiber based micro‐supercapacitors (GF micro‐SCs) have attracted great attention for their potential applications in portable and wearable electronics. However, due to strong π–π stacking of nanosheets for graphene fibers, the limited ion accessible surface area and slow ion diffusion rate leads to low specific capacitance and poor rate performance. Here, the authors report a strategy for the synthesis of a vertically oriented graphene nanoribbon fiber with highly exposed surface area through confined‐hydrothermal treatment of interconnected graphene oxide nanoribbons and consequent laser irradiation process. As a result, the as‐obtained fiber shows high length specific capacitance of 3.2 mF cm^?1 and volumetric capacitance of 234.8 F cm^?3 at 2 mV s^?1, as well as excellent rate capability and outstanding cycling performance (96% capacitance retention after 10 000 cycles). Moreover, an all‐solid‐state asymmetric supercapacitor based on graphene nanoribbon fiber as negative electrode and MnO₂ coated graphene ribbon fiber as positive electrode, shows high volumetric capacitance and energy density of 12.8 F cm^?3 and 5.7 mWh cm^?3 (normalized to the device volume), respectively, much higher than those of previously reported GF micro‐SCs, as well as a long cycle life with 88% of capacitance retention after 10 000 cycles.