由MOF-5制备的活性多孔碳及其超级电容特性

以金属-有机骨架化合物MOF-5为原料,900℃直接炭化制备多孔碳电极材料,并进一步在浓HNO3中活化得到活性多孔碳(APC)。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等温线等对样品的结构与形貌进行表征。并且以APC材料为超级电容器的电极材料组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试。结果表明:样品的比表面积为654 m2/g,并且其孔结构是由微孔、介孔和大孔组成,其最可几孔径为1.93 nm;用APC材料作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在1 A/g充放电电流密度下,APC电容器的比电容可达72 F/g,循环5 000次后,比电容几乎没有减少。     

双电层电容器的制备及性能

双电层电容器 (EDLC)是一种介于化学电源和静电电容器之间的新型储能元件 ,它有着比化学电源高出 10倍以上的功率密度 ,可与化学电源联用而组成未来电动汽车的混合动力系统。研制了圆柱形EDLC ,并测定了其在不同温度下的各种性能。实验研究结果表明 ,电容器的容量随着温度的升高线性增加 ,等效串联内阻随温度变化不大 ,漏电却随温度升高而增大。电容器的容量也与充放电电流密度有关 ,在一定电流密度范围内二者呈半对数关系。通过数千次的循环充放电可以看出 ,电容器的容量并没有较大的变化。     

柚子皮基多孔碳的制备及电化学性能

以生物质为原料制备多级孔径分布的高质量多孔碳。在室温下用磷酸(H₃PO₄)浸泡柚子皮,利用冷冻干燥保护原有多元素组分和多孔隙结构,通过一步碳化法制备多孔碳材料。材料的比表面积达1 090 m²/g,总孔容为0. 754 cm³/g,微孔体积为0. 078 cm³/g,平均孔径为2. 77 nm。使用该材料的超级电容器具有良好的倍率性能和循环稳定性,在-0. 2～0. 7 V充放电,电流为1 A/g时的比电容达到89 F/g;电流增加至20 A/g时,比电容仍有56 F/g,循环100 000次的电容保持率为97. 24%。     

超级电容器用介孔NiO的制备及性能

以十二烷基硫酸钠(SDS)、尿素分别为模板和沉淀剂,在80℃下与NiCl2·6H2O反应6 h,合成了前驱体Ni(OH)2.前驱体在260℃下煅烧5 h后,得到超级电容器电极材料介孔NiO.材料的孔径约为5 nm,比表面积为305 m2/g,在0.5 A/g的电流下,比电容可达685 F/g.     

双电层电容器电极制备工艺优化与性能

采用商业超级电容器活性炭,制备了扣式双电层电容器,对其电极制备工艺进行了优化,实验表明:PTFE(质量分数)5%、乙炔黑(质量分数)5%、电极成型压力10MPa、电极载炭量13～26mg/cm2、KOH浓度6mol/L为最佳工艺;在此优化条件下制备的双电层电容器循环性能好,漏电流和自放电较小,大功率下比能量高于当前产品。实验还表明所用活性炭有较多微孔,以致大功率下材料利用率低,有待改善。     

碳气凝胶电极在双电层电容器中的最新进展

通过与无机气凝胶对比,引入碳气凝胶的导电特性。简述了双电层电容器的基本工作原理,综述了碳气凝胶在双电层电容器电极材料方面的最新研究进展。总结了碳气凝胶电极制备过程中关键因素,并提出了一些研究展望。     

微波法制备的高比电容多孔炭的微结构

以石油焦为原料、KOH为活化剂,制备了超级电容器用多孔炭.微波法制备的多孔炭的BET比表面积为1 951.06cm2/g,比电容为288 F/g;电炉法制备的多孔炭的BET比表面积为2 376.73 m2/g,比电容为256 F/g.微波法制备的多孔炭比电炉法制备的多孔炭的有序度更大.     

超级电容器用多孔碳材料的研究进展

双电层电容器是近年发展起来的一种新型储能装置。制备双电层电容器电极的材料主要为多孔碳材料 ,目前碳电极材料电容器已成功地商业化。介绍了双电层电容器用活性炭粉、活性炭纤维和炭气凝胶等的制备方法、结构与性能的关系及结构控制等的研究进展。讨论了碳材料结构性能如比表面积、孔径分布、表面官能团等对双电层电容器性能的影响。同时介绍了双电层电容器用中孔碳材料的孔径控制方法如催化活化法、混合聚合物炭化法和模板炭化法等的研究发展情况     

高比表面多孔碳微米管及其超级电容器应用

以悬铃木果毛纤维为碳源,采用低温预碳化和活化剂刻蚀结合的方法,制备了空心多孔碳微米管材料(HPCT).通过控制活化剂KOH的比例,优化了材料的结构,得到了电化学性能良好的碳材料.所制备的HPCT直径约为20～30μm,壁厚约为1.5～2μm,具有2135 m2/g的高比表面积.用作水系超级电容器电极时,具有较高的比电容、良好的倍率性能以及循环稳定性.     

氮硫共掺杂多孔碳材料制备及其电容性能研究

碳材料因电化学稳定性好,被广泛用作超级电容器电极材料,但是其比电容较低,目前多通过对碳材料进行杂原子掺杂来提高其比电容。碳材料中杂原子掺杂量对其电容性能有重要影响。以静电交联的聚苯胺和聚对苯乙烯磺酸为碳材料的前驱体,其中静电交联作用可提高氮和硫元素的掺杂量,从而获得具有高比电容的多孔碳材料。当电流密度为1 A/g时,所制备碳材料的比电容为160 F/g,且具有良好的循环稳定性,而纯聚苯胺制备的碳材料比电容仅为110 F/g。     

多孔炭的孔结构与电化学性能的关系

研究了化学活化法制备的多孔炭的孔结构与电化学性能之间的关系,结果表明:在高浸溃比下可以制得中孔炭材料.在500 ℃下活化的活性炭循环性能比较差,但经900℃高温处理后,循环性能得到改善.提出并证实了"分组线性拟合法"在求多孔炭的有效比表面积及表面积比电容上的合理性.多孔炭在1 mol/L Et4NBF4/PC电解液中形成双电层的有效最小孔径为2.0 nm.     

HAP模板法制备有序多孔炭材料及其电性能研究

利用纳米羟基磷灰石(HAP)为模板,麦芽糖(MO)为碳源,通过固化、炭化等过程,制备有序多孔炭材料(HAP-C)。采用扫描电镜(SEM)、N2吸/脱附以及电化学分析方法等对HAP-C进行物理表征和电化学性能分析。结果显示,HAP/MO的质量比对HAP-C的比表面积、孔结构以及电化学性能有着重要影响。制备的多孔炭呈海绵骨架结构,具有较高的比表面积(1 073.5 m2/g)和大的孔容(3.28 cm3/g)。电化学测试显示,当HAP/MO的质量比为1∶2(HAP-C-1∶2)时,具有较高的质量比电容,在扫描速度为5 m V/s时,质量比电容达198 F/g;倍率性能测试显示,当电流密度增大25倍时,质量比电容保持率为58.0%,显示出良好的倍率性能。     

模板介孔炭在高电压超级电容器的应用研究

以柠檬酸镁/沥青混合物为前驱体,通过模板炭化法制备介孔炭材料。通过调节柠檬酸镁与沥青的比例制备出不同孔径结构的炭材料,并以其作为电极材料,以1.7 mol/L 1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐/碳酸丙烯酯(Emim-TFSI/PC)电解液组装双电层电容器。通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗测试其在不同电压下的电化学性能。实验表明,柠檬酸镁/沥青比例为6∶4时,制备出的介孔炭材料的电化学性能表现优异,扫描电压区间为0~3.5 V时,仍表现为良好的双电层电容性能,充放电电压为3.2 V时,质量比电容达100 F/g。     

超级电容器用活性炭的制备及性能

以杏壳活性炭为原料,KOH为活化剂,制备了活性炭样品,并以1 mol/L LiClO4/PC溶液作电解液,组装成模拟电容器,进行电化学性能测试。活性炭的比电容随碱用量的增加而增高,最高达到161 F/g。比电容随比表面积的增加而升高,比表面积高于2 000 m2/g后,增加程度逐渐变小。     

新型微晶炭与商品活性炭的结构与电容性能

采用X射线衍射(XRD)和N2吸附法分析了一种新型微晶炭和商品活性炭YP15的晶体结构和孔结构,并采用恒电流充放电对比研究了两者的比电容、比能量及比功率、耐电压和循环性能。结果表明:新型微晶炭的结构不同于商品活性炭,其具有小的比表面积(130.7m2/g)和更明显的晶体特性,其内部含有大量较完整的类石墨晶。微晶炭依靠电解质离子嵌入类石墨晶层间存储能量,在2.7V的电压下工作时具有高达110.6F/g的放电比电容,27.5Wh/kg的比能量和大于1.2kW/kg的比功率,均优于商品活性炭YP15。而且,新型微晶炭能够在3.5V的工作电压下保持良好的电容特性和稳定的循环性能。     

模板-物理活化法制备高性能中孔炭材料

研究了硅溶胶模板法制备的作为超级电容器电极材料中孔炭的孔结构和电化学性能.中孔炭的平均孔径和比电容随硅溶胶/炭源(葡萄糖)比的增加而增大.提出了一种硅溶胶模板法与CO2物理活化法相结合的模板-物理活化法以提高中孔炭的BET表面积来提高中孔炭的比电容.采用恒流充放电和电化学阻抗谱研究了中孔炭的孔结构与倍率性能的关系,并与商品化微孔活性炭作了比较.结果表明平均孔径较大的中孔炭具有较好的倍率特性.模板-物理活化法制备的中孔炭具有高比电容和良好的倍率特性.     

聚吡咯/脲醛树脂多孔碳的超级电容性能

以脲醛树脂(UF)为前驱体,经高温碳化和氢氧化钾溶液活化处理,制备脲醛树脂多孔碳(UFC),采用原位化学聚合法制备聚吡咯(PPy)/UFC复合材料。通过SEM、XRD和红外光谱等分析复合材料的形貌和结构特征;采用循环伏安、电化学阻抗和恒流充放电测试复合材料的电化学性能。PPy/UFC复合材料比单独的PPy和UFC具有更高的比表面积和更好的电化学性能,以4 A/g在-1.0~0 V循环,比电容为545 F/g,循环2 000次的电容保持率为91%。     

模板法结合溶剂热法制备SnO2多孔球体

采用模板法结合溶剂热法,利用葡萄糖脱水碳化和SnCl4水解制备SnO2负极材料。XRD、FE-SEM及BET分析结果表明:SnO2为四方晶系金红石型结构,由粒径约为15 nm的零维球形纳米颗粒集合形成几何结构完整的三维多孔球体,球体直径约1～2μm,比表面积为36.41 m2/g,平均BJH孔径和孔容分别为15.8 nm和0.211 cm3/g。电化学性能分析结果表明:在0.005～2.000 V循环,SnO2材料的0.1C首次充、放电比容量分别为1 796.7 mAh/g和896.1 mAh/g,从第4次循环开始,库仑效率在90%以上;第30次0.5C循环的容量保持率为66.98%。     

添加硅氧化物对活性碳结构及电容性能的影响

从煤沥青出发,制备出中间相沥青与含有硅氧化物的中间相沥青.以这两种中间相沥青为原料,KOH为活化剂制备活性碳,通过比较两种活性碳结构与电容性能,来研究添加硅氧化物对中间相沥青基活性碳结构及电容性能的影响.研究结果表明:含有硅氧化物的中间相沥青在活化时更容易生成高表面积活性碳.在相同碱/碳比例下,硅氧化物的存在导致生成的活性碳比表面积与孔容增加,平均孔径降低,比容量增加.在碱/碳比为5时,添加硅氧化物后,使活性碳的比表面积由3 015 m2/g增加到3 132 m2/g,比容量由221.04 F/g增加到269.28 F/g.     

超级电容器碳电极材料的制备及性能

以普通煤焦油沥青为前驱体,KOH为活化剂,采用化学活化法,在500~1 000℃下制备了超级电容器用活性炭电极材料,分析了温度对材料微观结构的影响。通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法,分析了不同多孔活性炭在有机电解液中的电化学行为。在500~700℃内,比电容随活化温度的升高而升高,700℃下活化的活性炭的比电容最高;活化温度在700℃以上,活性炭的比电容降低。在700~1 000℃下制备的活性炭,在有机电解液中表现出良好的电化学行为。