氢氧化钾改性碳材料及其在超级电容器中的应用

改性多孔碳材料具有高比表面积和孔体积、合理的孔径分布、优良的导电性,其作为电极材料在超级电容器中的应用一直受到科研工作者们的关注。综述了近年来KOH改性法改性煤炭基碳材料、生物碳材料、碳纳米管、碳微球、石墨烯等多孔碳材料及其在超级电容器中的应用进展。     

纤维素基碳材料及其在超级电容器中的应用进展

能源枯竭和环境污染问题日益严重,新型可持续能源的开发迫在眉睫.超级电容器作为电化学能量存储设备,具有容量大、功率密度高、循环寿命长等优势,逐渐成为研究热点.纤维素是自然界中广泛存在的一种天然高分子化合物,具有绿色、环保、可持续、成本低的特点,制备的碳材料有独特的孔结构和大的比表面积,使其在超级电容器方面的应用成为一个主...     

能源互联网储能技术应用研究

发展能源互联网是大势所趋,既需要优质的顶层设计,也需要成熟的底层技术。从能源互联网的重要技术支撑——储能出发,首先分析能源互联网中需要储能参与实现的目标及对储能系统的基本要求;然后从发电侧、系统侧、用户侧出发归纳储能系统的主要功能,主要功能除了削峰填谷、改善电能质量之外,还包括实现能源网络耦合、促进新的用能方式等;接着根据储能系统的功能分析储能在能源互联网中的作用方式;最后指明了能源互联网对储能的需求、储能的主要功能、储能的作用方式之间的对应关系。     

新型超级电容器电极材料

超级电容器以其高功率、长周期使用寿命、环保等独特性能受到人们的广泛关注。决定超级电容器电荷存储的最关键因素是电极材料的特性。首先简要介绍了电容器的电荷储存机理。其次详细介绍了金属有机骨架材料(MOFs)、共价有机骨架材料(COFs)、二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)、金属氮化物(MN)、黑磷(BP)和有机分子电极材料等有望获得高能量密度和功率密度的新兴电极材料,以及最新制作的对称/非对称超级电容器的能量、电容、功率、循环性能和倍率性等参数。研究表明,COFs有望成为新一代廉价、绿色、可持续、多功能的储能装置的有机电极候选材料,其电化学性能仍有很大的提高空间。重点介绍了MOFs、COFs、MN、BP及近年来新型有机电极材料在超级电容器中的应用。最后,对超级电容器未来的发展和关键技术的挑战进行了展望。     

聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器电极材料中的应用研究进展

超级电容器是一种介于电池和传统物理电容器之间的新型环保储能器件,近年来得到了研究者的广泛关注。电极材料是超级电容器的核心部分,因此具有更高的研究价值。聚丙烯腈基碳纳米纤维因具有良好的静电纺丝性、较高的碳化产率、优异的纳米结构、超高的比表面积以及优良的导电性和稳定性,已经成为超级电容器电极材料的研究热点。本文主要介绍了聚丙烯腈基交联结构和多孔结构碳纳米纤维电极材料,元素掺杂电极材料以及与碳材料、导电聚合物、金属氧化物复合的电极材料,并对聚丙烯腈基碳纳米纤维电极材料未来的研究方向进行了展望。     

生物质基碳材料的制备及其在超级电容器中的研究进展

生物质基碳材料具有可再生性和灵活的微观结构可调性,作为高效、廉价的超级电容器电极材料受到越来越多的关注,但原生生物质衍生炭存在有低孔隙率、低比表面积和比电容不足等缺点。电极材料的比表面积、孔隙结构和导电性等都会影响超级电容器的储能性能,故如何制造具有高比电容、快速充放电且兼具一定柔性的电极材料成为了目前的研究重点。综述了超级电容器的类别、储能机理以及生物质基碳材料的制备方法和研究现状,分析了高质量负载电极的关键性能评价参数,并对其电化学性能影响因素进行了系统讨论,未来的发展趋势是将不同种类的储能器械集成复合型能源存储器械,以满足各领域需求。复合型的能源存储器械,大大提高了超级电容器的综合性能,因此研发高效、稳定的电能存储技术对于缓解能源短缺、减少环境污染和推动可持续发展具有重要的意义。     

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。     

纳米洋葱碳制备及其在超级电容器中的应用

以甲烷为碳源,采用化学气相沉积法制备了石墨化程度高的纳米洋葱碳(CNOs),通过酸洗-煅烧-酸洗对CNOs进行纯化并作为导电剂应用于超级电容器,结果表明,制得的超级电容器比容量为143.7F/g,与导电炭黑Super-P相比提高30.6%,经过1000次循环后比容量为原来的94.8%,循环稳定性高。     

三嗪基氮掺杂碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究

通过三聚氯氰(TCT)与对苯二胺(PPD)反应,成功合成了基于三嗪结构制备的微孔聚合物,然后在700～1000℃的环境下对微孔材料进行煅烧。结果表明,经900℃碳化的N-CTF-900样品的电化学性能最好,当电流密度为1A/g时,比电容为264.2F/g。经过10000次充放电循环,电容保持率达91.0%,展示出良好的循环稳定性和倍率性能,可作为超级电容器的电极材料。此外,随着碳化温度的升高,样品的碳化程度、电导率、孔隙率和微孔体积均增大。     

新型聚苯胺/多孔碳超级电容器材料的制备及电化学性能

以工业生产的D314大孔阴离子交换树脂为原料,采用与高锰酸钾离子交换并高温煅烧的方法制备了多孔碳/氧化锰材料。在多孔碳/氧化锰分散体系中,采用原位聚合方法制备了新型聚苯胺/多孔碳复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等对其微观形态和电化学性质进行了分析。结果表明,制得复合材料具有多孔结构,并且有良好的电化学特性。     

超级电容器碳电极材料制备工艺优化与性能

以碳化后的中间相沥青为前驱体、KOH为活化剂制备了超级电容器用活性炭电极材料,考察了KOH活化温度和碱碳比对所制备的超级电容器用活性炭电极材料的孔隙结构和电化学行为的影响,分析了不同工艺条件下所制备的活性炭电极材料的孔结构和电化学性能的影响因素。结果表明,于800℃活化温度和4∶1碱碳比条件下制备的活性炭电极在1mol/L(C2H5)4NBF4/PC时的最大比电容量可达103.2F/g,活性炭孔结构和比电容量的变化依赖于具体的处理工艺,中孔的含量对活性炭电极的比电容量会产生重要影响。     

纳米电极材料在高性能超级电容器中的应用进展

由于化石能源带来的全球变暖和环境污染问题日益紧迫,节能减排和绿色环保己经成为当今世界上最受关注的焦点之一。为了减低石油燃料的使用及二氧化碳的排放,许多国家都加大了对混合电动汽车及电动汽车的研究和投入。电动汽车最重要部分就是电源系统,因此,开发高能量密度、高功率密度、长寿命、安全性能好、成本低和环境友好的高性能储能器件尤为关键。超级电容器(SupercapacitorsorUltracapacitors)又称电化学电容     

导电金属有机骨架材料在超级电容器中的应用

随着电子技术的持续发展,对供电设备的要求也相应提高。超级电容器(SCs)具有较高的能量密度和优异的功率输出性能,是新一代小型化、智能化、可穿戴电子设备的理想供电装置。开发能够快速充放电、性能稳定的SCs产品是储能领域的研究重点。电极材料作为SCs最重要的组成部分,是进一步提升其性能的关键。导电金属有机骨架(MOFs)作为新型SCs电极材料,具有规整的孔道结构、大比表面积、多种形貌及维度、可调控的导电性能等优异性质,展现出巨大的潜力并引起了广泛关注。本文结合SCs的储能机理,介绍了导电MOFs的结构、制备及导电机制,进一步阐述了其作为SCs电极材料的设计策略,重点综述了其在SCs领域的研究进展,并展望了其应用前景与发展方向。     

新型储能技术在电力系统中的应用

本文从电力系统安全高效运行的角度分析了储能系统的作用,介绍了飞轮储能、超导储能、蓄电池储能、超级电容器储能及压缩空气储能五种储能技术的发展现状。     

MnO_2-碳复合材料在超级电容器中的应用研究进展

碳材料具有低成本、结构多样性以及相对稳定的电化学性能等优点,是构建三维自支撑电极材料的首选基底材料。二氧化锰(MnO_2)因具有高理论比容量、低成本、自然资源丰富和环境友好等特点,作为超级电容器电极材料备受科研人员关注。介绍了MnO_2-活性炭(AC)、碳纳米管(CNT)、碳纤维(CF)和石墨烯(GR)复合电极的研究进展,并对MnO_2-碳复合电极材料发展趋势进行了展望。     

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选.文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测.     

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选。文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测。     

多孔碳及其复合材料在超级电容器中的研究进展

多孔碳超级电容器具有比电容高和循坏寿命长等优点,是当前研究和应用最广泛的一类超级电容器材料。综述了多孔碳材料的不同制备方法和多样化的多孔碳材料前驱体,并介绍了掺杂石墨烯、过渡金属氧化物(TMDs)、过渡金属碳化物或氮化物(MXene)及杂原子等手段来改善碳基电极的离子传输能力,对其在电容器中的应用进行了总结。     

纳米碳材料负载过渡金属氧化物用作超级电容器电极材料

与传统能量存储设备相比,超级电容器因具备比电容高、充放电快、绿色环保并且循环稳定性能优异等优点,在移动通信、电动汽车、国防和航空航天领域具有广阔的应用前景,已成为世界范围内的研究焦点。其中,超级电容器的电极材料是其性能的决定因素,常见的超级电容器电极材料包括碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物等。不同的电极材料的电荷储存机理不同,过渡金属氧化物具有典型的赝电容行为,依赖可逆的氧化还原反应和化学吸附/脱附过程来储存电荷,理论比电容高。然而,过渡金属氧化物同时存在导电性能差,循环稳定性不佳的缺点。碳材料主要表现双电层电容特性,依靠材料表面和电解质离子间的可逆物理吸附/脱附过程储存电荷,具有优异的倍率性能,符合实际生产和应用中对于超级电容器器件高寿命的要求,但其自身比电容相对较低。与单一属性的材料相比,复合材料往往表现出更加优异的电化学性能,大量的研究表明,过渡金属氧化物与碳材料的复合是解决上述问题的有效途径。碳材料因具有来源丰富、价格低廉、质量轻盈、比表面积高以及热稳定性好与电化学性能稳定等优点,日益受到重视,是构建赝电容电容器电极的首选基底材料。碳材料结构多样,近年来,零维的碳量子点、碳球,一维的碳纳米管、碳纳米纤维,二维的石墨烯、氧化石墨烯,三维的石墨烯泡沫、碳泡沫/海绵等均被成功地用于构建碳基复合电极材料,并取得了丰硕的成果。零维碳纳米材料具有高比表面积,提供了调节多孔性的灵活度,可以获得适合各自电解质溶液的最优化条件。一维碳纳米结构一般具有高长宽比和良好的电子传输性能,可以促进超级电容器电极的电荷转移。二维碳纳米结构具有比表面积大与导电性高、力学性能优良等特点,具备潜在赝电容行为,并且能增强超级电容器电极间的充放电反应动力学。利用三维导电材料作为模板,沉淀赝电容材料,可以构建高性能超级电容器电极。本文概述了不同维度碳材料负载过渡金属氧化物作为赝电容的电极材料及其电容性能,并对电极材料储能方面存在的不足和未来的研究方向做出了总结和展望,以期为制备性能优良、环境友好和高寿命的超级电容器提供参考。     

Co-MOFs材料在超级电容器方面的应用进展

本文阐述了近年来钴金属有机骨架(Co-MOFs)材料在超级电容器电极材料方面的研究进展,并对Co-MOFs材料和Co-MOFs衍生的氧化钴、钴氢氧化物、碳材料以及复合材料等用作超级电容器电极材料进行了分类总结,旨在为广大研究者提供相关方面的报道.