超级电容器电极材料--MnO2的电化学制备及其性能

在25℃,沉积电位为0.50～0.95V条件下,从0.25mol/L醋酸锰溶液中,在石墨电极上沉积出二氧化锰(MnO2)。用扫描电镜(SEM)对所得样品的表面形貌进行了测试,并用循环伏安技术测试了不同沉积电位下制备的二氧化锰电极在不同电解液中的比电容。通过比较不同电解液中的循环伏安行为,发现二氧化锰电极在2mol/LKCl溶液和2mol/L(NH4)2SO4溶液中的循环伏安特性较好,在0.5V下沉积的二氧化锰性能最好。当扫描速度为5mV/s时,其比电容分别为274.74F/g和309.74F/g,并且在2mol/LKCl溶液中电极具有更好的可逆性。     

纳米MnO2的制备及在超大容量电容器中的应用

利用KMnO4在碱性条件下氧化MnSO4制得纳米MnO4,用X射线衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM )、循环伏安、恒流充放电等测试手段对样品的性能进行研究。结果表明 ,样品部分为纤维状MnO2 ,平均直径约为 40nm ;用这种高电化学活性的纳米MnO2 制成电化学电容器的电极 ,在 0 .5mol/LNa2 SO4溶液中 ,0～ 0 .85V饱和甘汞电极 (SCE)的电位范围内 ,比容量可达 177.5F/g。同时还研究了导电剂对电极性能的影响。     

如何选择VRLA电池负极汇流排合金

介绍了采用电化学综合测试仪对Pb—Ca,Pb-Ca-Sn,Pb-Ca-Sn-Ag3种合金在4．5mol／LH2SO4 0．1mol／LNa2SO4溶液中以恒电位-1．10V极化240h的试验情况,试验结果表明：在贫液式富氧环境中,负极汇流排发生吸氧腐蚀是不可避免的;在上述3种试验合金中,Pb-Ca-Sn-Ag的腐蚀速度较缓慢,因此,它较适合作阀控铅蓄电池的负极汇流排。     

正极材料单质硫在LiCF3SO3/DOL+DME电解液中的放电性能

研究了单质硫在1 mol/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中的倍率放电性能.结果表明:单质硫的首次放电容量随着放电倍率增大呈现先增后减的趋势.单质硫具有良好的充放电性能,在0.6 mA/cm2的充放电电流密度下,首次放电比容量为972 mAh/g,第50次循环的放电比容量达到605 mAh/g.单质硫的低电压平台能够提供约70%的放电总容量,但低电压平台容量衰减速率较快,平均容量衰减率为0.8%.循环伏安实验的结果表明:在1 mo]/L LiCF3SO3/DOL DME电解液中,单质硫的还原反应为浓差扩散过程,在峰电位1.90 V低电位处的第2还原反应产生固相硫化锂,引起电极钝化现象.     

Co3O4的制备及电容性能的研究

用KOH作沉淀剂制备Co(OH)2前驱体,并用热分解法制备了Co3O4粉末,XRD表明所制备的Co3O4是立方相.采用循环伏安、恒流充放电等研究了样品的电化学性能.结果表明:Co3O4电极在5 mol/L KOH溶液中,0～0.4 V的电位范围内,电流密度为5 mA/cm2时,放电比电容可达300.59 F/g.     

石墨烯/线状二氧化锰的合成及性能

在300℃下、空气气氛中还原氧化石墨(GO),制得石墨烯(GN),并与二氧化锰(MnO_2)复合,在异丙醇溶液中制备GN/MnO_2复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜和高分辨拉曼光谱等方法,对产物进行分析。热还原制备的GN为薄的片层状结构;复合材料中,线状MnO_2在片层状GN表面生长。用循环伏安和恒流充放电测试产物的电化学性能。在1 mol/L Na_2SO_4电解液中,当电流为100 mA/g、电位为0~0.8 V时,GN和MnO_2的比电容分别为108 F/g和119 F/g,复合材料的比电容为181 F/g。     

化学共沉淀法制备超级电容器电极材料MnO2

采用化学共沉淀法制得无定形水合MnO2粉体用于超级电容器电极材料。X射线衍射(XRD)分析结果表明,该样品主晶相为a-MnO2·nH2O。以该粉体作为活性物质制成电极,考察了其电化学性能。循环伏安分析表明,电极在0.5mol·L-1Na2SO4溶液中,-0.2～0.9V(vs.SCE)电位范围内,表现出良好的电容性能,50次循环后其比容量稳定在160F·g-1。以5mA·cm-2电流对MnO2电极做恒流充放电测试,其比容量可达180.2F·g-1,经100次循环,比容量保持率在93%以上。     

聚苯胺/碳复合材料在混合型电容器中的应用

采用原位聚合法制备了聚苯胺/活性炭复合材料(PANI/C),复合材料中聚苯胺的质量分数为46.4%.以1 mol/LH2SO4溶液为电解液,Nafion 117质子交换膜为隔膜,分别采用复合材料电极和活性炭电极为正负极组装了混合型电容器,并用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法考察了电容的性能.结果表明,该混合型电容器在0～1.35 V电势范围内电容性能良好.3.0 mA/cm2电流密度下,电容器比容量为83.1 F/g,比活性炭电容器提高82%,电容器的比能量可达21.0 Wh/kg,是活性炭电容器的3倍以上.1 000次充放电循环后,电容器比容量保持在初始比容量的89.1%.     

超级电容器电极材料纳米α-MnO2的制备及性能

用KMnO4和MnSO4水溶液作为原料,用液相沉淀法制备无定形α-MnO2·nH2O.对样品进行比表面积测定(BET)、XRD、SEM等测试.通过循环伏安法和恒流充放电测试研究了样品的电化学行为.合成的无定形α-MnO2·nH2O在0.5mol/L的Na2SO4电解液中,在0～0.9 V(vs.SCE)范围内,电流为10 mA,2 mV/s的扫描速度下的比电容可达126.4 F/g.无定形α-MnO2·nH2O是较好的超级电容器电极材料.     

锯屑模板辅助合成β-MnO2纳米棒的研究

以锯屑为模板,结合溶胶-凝胶法成功地合成了β-MnO2纳米棒。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对产物的晶型和形貌进行表征。结果表明,借助锯屑的天然孔道结构可以较好地控制MnO2的形状和晶粒尺寸。进一步通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试对合成的β-MnO2纳米棒电极材料的电化学性能进行表征。结果表明,在1 mol/L Na2SO4水溶液中,0.0～1.0V（vs.SCE）电位范围内,β-MnO2纳米棒具有良好的电化学电容性能,单电极比容可达200 F/g,经过50次循环后电极比容量保持率为98%。     

微纳米MnO2中性电解液中电容性能研究

通过液相共沉淀、低温水热法等方法制备了核壳、海胆、纳米片团聚微球、纳米棒团聚微球不同形貌的微纳米二氧化锰材料,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积测试、循环伏安法对其晶体结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:结晶度、比表面积对所合成的二氧化锰材料电容性能有一定影响,但并不是造成比电容差异最主要原因,而材料的形貌微结构对电容性能有着更重要的影响。纳米棒团聚微球在~8 nm处具有集中的孔径分布,比表面积达102.3 m2/g,高载量厚电极(10 mg/cm2,100μm)条件下,1 mol/L Na2SO4溶液中纳米棒团聚微球2 mV/s扫速时的放电比电容为143 F/g;200 mV/s时,放电比电容为52 F/g,表现了很好的电容特性,这种微纳米介孔材料是一种极具潜力的电化学电容器电极活性材料。     

二氧化锰电容材料的制备及性能表征

采用机械化学法制备了高比容量MnO2电容材料,考察了高锰酸钾与乙酸锰配比对样品结构及电化学性能的影响。用XRD、BET等方法对材料的结构进行了表征;用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等方法分别研究了MnO2电极和超级电容器在6mol／LKOH水系电解液中的电化学性能。结果表明,原料中高锰酸钾含量越多,产物比表面积越大,表现出弱结晶性;当原料物质的量配比为1：1时,所得样品为385m^2／g的无定型MnO2,其电极最大放电容量达到了536F／g。     

V_2O_5发泡材料的制备及电化学性能

以五氧化二钒(V_2O_5)为原料,采用熔融冷却法制备V_2O_5干凝胶;以有机胺为插层物及结构导向剂,制备具有层状结构的V_2O_5材料。通过XRD、SEM和BET测试,对V_2O_5原料、干凝胶和发泡材料进行分析;通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对电化学性能进行研究,在m(V_2O_5)∶m(C16H35N)∶m(H2O2)=1∶2∶50条件下制备的V_2O_5发泡材料,电化学性能最佳,在1 mol/L Na_2SO_4溶液中以0.2 A/g的电流在-0.2~0.8 V充放电,充电比电容为170.3 F/g。     

超级电容器用乙烯基三甲氧基硅烷改性活性炭

用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMOS)对活性炭进行表面改性,并制成双电极扣式超级电容器,电解液为1 mol/L Na2SO4.活性炭表面改性后,亲水官能团和比电容增加,扫描速度为I mV/s时的比电容为100 F/g.活性炭比电容的增加与VTMOS的浓度有关,但VTMOS浓度超过0.75%,则粘结性过大,会堵塞活性炭表面的部分孔,降低超级电容器的性能.     

高比表面积电极有机双电层电容器性能

采用高比表面积椰壳基活性炭作电极材料,分别以1 mol/L(Et)4NBF4/PC、1 mol/L LiPF6/(PC DMC EMC)、1mol/L LiPF6/(EC DMC EMC)和1 mol/L LiClO4/PC作为电解液,组装成有机体系双电层电容器.采用恒流充放电法、循环伏安法和交流阻抗法进行测试,考察采用同种电极材料情况下,各种有机电容器的电化学性能,在不同充电电压下均以1 mol/L LiClO4/PC为电解液时得到最高比电容值(2.5 V时高达 123.5 F/g),1 mol/L(Et)4NBF4/PC的比电容值也比较理想(2.5 V时为104 F/g),且其内阻最小,功率特性最佳.综合分析得知,以1 mol/L LiClO4/PC为电解液的双电层电容器综合性能最佳,且此电解液价格较1 mol/L(Et)4NBF4/PC低廉.     

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。     

锰/炭混合超级电容器阳极材料的制备及性能

采用高锰酸钾与乙酸锰溶液通过液相沉淀法制备了颗粒尺寸为100 nm左右的α-MnO_2,并以此α-MnO_2为锰/炭混合超级电容器阳极材料,采用循环伏安法研究了其在0.5 mol/L Na_2SO_4、1 mol/L KOH溶液、1 mol/L KCI溶液和2mol/L(NH_4)_2SO_4溶液中的充放电行为.结果表明:在0.5 mol/L Na_2SO_4溶液中表现出较好的电容行为,比电容为145F/g.为提高所制备α-MnO_2的比表面积和电导率,将适量具有规则结构的介孔炭(OMC)添加到α-MnO_2中,制备得到MnO_2/OMC复合阳极材料.详细研究了OMC添加量对复合阳极材料结构和性能的影响.掺炭量为20%(质量分数)的锰炭复合物阳极材料的比电容值高达182 F/g.     

直接还原高锰酸钾制备CNT/MnO2复合材料

直接还原高锰酸钾(KMnO4)制备了碳纳米管(CNT)/MnO2复合材料。用XRD、SEM和TEM等对复合材料进行形貌和结构分析,发现MnO2均匀地包覆在CNT表面。循环伏安、恒流充放电测试表明,复合材料的比电容较高,循环性能良好,以1 A/g、20 A/g放电的比电容分别为200.3 F/g和120.8 F/g,第2 000次循环(20 A/g)时的电容保持率为94.7%。     

电催化合成酸性过氧化氢的研究

在燃料电池型反应器中,以基于BP2000/PTFE材料制备的气体扩散电极作为阴极电极,以循环流动的硫酸溶液作为电解液,进行电化学合成过氧化氢的研究。探讨了电催化氧还原反应制备过氧化氢的反应过程及机理,同时分析了不同催化剂、电解液p H及电解电压对电解效果的影响。结果表明较优的电解条件是:阴极催化剂采用BP2000的担载量为2 mg/cm2,外加电压为1.5 V。在0.5 mol/L H2SO4溶液中生成过氧化氢的电流效率可达70%,过氧化氢浓度达到1.38mol/L(质量分数约为4.7%)。