电化学超级电容器研究进展

电化学超级电容器是近年来发展的一种新型能量储存装置。根据储能原理有双电层电容器和法拉第准电容器两种类型。介绍了其原理、应用及研究进展,并阐述了以碳材料、金属氧化物和导电聚合物为电极材料的电化学超级电容器以及混合类型电容器的基本情况。     

活性炭超级电容器电极的电化学行为

以商用活性炭为电极材料,组装成对称型超级电容器。采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究正负极的电化学行为。结果发现,正极电位范围占电容器总电压的61%以上,电阻占电容器总电阻的66%以上;在不同扫描速率下,负极电容特性稳定,比容量达到了264.2F/g,而正极则仅为114.3F/g;在低频区负极出现"电荷饱和",负极中储存的电容量可得到利用,而正极未出现"电荷饱和"现象;负极电极过程为阻挡层扩散控制,而正极为有限层扩散控制;负极自放电速率大于正极,超级电容器自放电速率由负极决定。     

超级电容器用竹基活性炭原料脱灰工艺的研究

综述了化学去灰原理,由化学去灰原理的分析制定出一种超级电容器用竹基活性炭原料用混酸脱灰工艺.通过正交优化实验,分别就浸泡温度、浸泡时间、浸泡次数、混酸比例为因素进行研究.通过极差分析,得到影响脱灰因素的主次顺序依次为：浸泡温度、浸泡次数、浸泡时间、混酸比例.得到的最佳条件为浸泡温度70℃,浸泡时间1h,浸泡次数3次,HNO3与HCl体积比为2,可将毛竹灰分脱至0.53％,灰分脱除率达到87.3％.     

活性炭在不对称超级电容器中的电化学行为

主要研究活性炭(AC)作为不对称超级电容器的负极在低电位下的电化学行为.通过循环伏安实验,探讨了有机电解液中活性炭电极在低电位下可能发生的电化学反应,指出了活性炭应用于不对称超级电容器中的电位变化区间在4～0.8 V(vs.Li /Li).当活性炭负极电位低于0.8 V时,因为Li 的还原使活性炭比电容下降;通过恒流充放电实验,计算了活性炭电极在不同电位范围内的电容器性能参数,活性炭负极充电截止电位在0.8 V时,比电容达到117.8 F/g,不对称超级电容器的比能量达到55.2 Wh/kg,同时库仑效率达到92.8%.     

电化学混合电容器

电化学混合电容器是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件。与传统的双电层电容器相比 ,它具有更高比容量和比能量 ,与电池相比 ,具有更高的功率密度和较低的能量密度。叙述了电化学混合电容器的原理、特点、最新研究进展 ,以及正在应用和潜在的应用领域     

多层石墨烯用作超级电容器电极导电剂

将多层石墨烯用作超级电容器的导电剂,并与10%炭黑为导电剂的极片进行对比。随着多层石墨烯含量的增加,超级电容器的等效串联电阻减小,但含量超过5%后,减小不明显;电极比电容先增大、后减小,当含量为5%时达到最大。5%多层石墨烯电极与10%炭黑电极相比,倍率特性略差,但可在增加活性材料含量的同时获得较大的比电容(117.4 F/g)和较小的等效串联电阻(1.18Ω),以1.2 A/g的电流在0~2.7 V循环1 000次,电容衰减率不超过1.5%。     

膨胀石墨用于超级电容器导电剂的研究

介绍了膨胀石墨和活性炭电极的制备方法,研究了高锰酸钾和浓硫酸加入量以及反应温度和时间对膨胀容积的影响;介绍了用膨胀石墨作导电剂的超级电容器电极性能的测试结果。试验结果表明：当活性物质（活性炭）：黏结剂（PTFE）：导电剂（膨胀石墨）=90：5：8（质量比）时,活性炭的比容量达到最大值152．27F／g。     

活性炭超级电容器自放电的研究

介绍了以商用活性炭为电极材料组装成的超级电容器正、负极的自放电曲线和自放电速率的变化;研究了电极电位对电容器自放电性能的影响。研究结果表明：负极自放电的影响大于正极,即超级电容器的自放电速率基本由负极自放电速率决定。     

碳材料和粘结剂对超级电容器性能的影响

使用多种活性碳和粘结剂,对超级电容器在KOH电解液中的性能进行了比较。采用涂覆方法制备了2016型扣式超级电容器,通过恒流充放电技术检测了超级电容器的性能,确定了制备电极的最佳工艺和配方。     

超级电容器用复合炭极板电极的电化学性能

用高比表面积活性炭作为原料,酚醛树脂为粘结剂,在高温下粘结成型制备系列超级电容器用固体活性炭极板。采用直流恒流循环法和低温N2吸附对超级电容器电极进行充放电和孔结构分布测试,考察其电化学性能和结构的关系。实验发现,在不同组成的成型活性炭电极中,微孔活性炭含量大,则比电容高,炭化时温度高于800 ℃复合活性炭电极比电容下降。成型活性炭炭化后比表面积降低,微孔孔结构分布变宽,孔容在2~3 nm左右的分布明显加宽。     

碳气凝胶在电化学超级电容器中的应用

碳气凝胶具有导电性好、比表面积高和孔径分布可调的特点,被认为是一种理想的超级电容器电极材料。介绍了碳气凝胶材料的制备工艺和流程,从活化改性及与高比电容量材料的复合两个方面,综述了碳气凝胶及其复合材料在电化学超级电容器中的应用研究进展,提出了研究中存在的问题和今后的研究方向。     

活性炭/氧化镍干凝胶超级电容器研究

以高性能活性炭作为负极材料、纳米氧化镍干凝胶作为正极材料组成超级电容器,研究了此电容器在7 mol/L KOH水溶液体系中的电化学性能,其充放电电压可以达到1.6 V,比能量和比功率分别达到45 Wh/kg和35 kW/kg(以正负极活性材料本身质量计算),是一种性能优良的超级电容器.     

苎麻基活性炭纤维超级电容器材料的制备

以天然植物纤维苎麻为原料.采用ZnCl_2化学活化法,制备不同活化温度下的活性炭纤维,并组装成超级电容器,通过低温氮气吸附测定了活性炭纤维的BET比表面积和孔结构,发现比表面积随活化温度的升高而减小.电化学测试结果表明经过650℃活化的活性炭纤维超级电容器在50 mA/g恒流放电时比电容达253 F/g,并且具有较低的内阻和较好的功率特性以及较长的循环寿命.     

活性炭-锰氧化物电化学混合电容器的研究

以高性能活性炭作为负极材料、自制纳米锰氧化物干凝胶作为正极材料,组成电化学混合电容器,研究了此电容器在7 mol/L KOH溶液中的电化学性能.其最大充放电电压可以达到1.4 V,比能量和比功率分别达到6.5 Wh/kg和30 kW/kg.     

电化学电容器碳材料研究现状

对近两年来国内外超级电容器碳材料的制备、合成方法、碳源的选择、改性及应用等方面进行了综述.其中对新一代电极材料石墨烯进行了详细介绍,对超级电容器电极碳材料的发展趋势进行了展望.     

纳米TiO2掺杂活性炭极化电极的电化学特性研究

文章研究了纳米TiO2掺杂活性炭(AC)复合物ACT(纳米TiO2掺杂活性炭的AC电极样品)作为超级电容器电极的电化学特性。实验结果表明, 对于具有n型半导体特性的TiO2掺杂AC,作为超级电容器正极材料时能够显著提高AC的储能能力,作为负极时却大大地降低了AC的储能能力。在超级电容器ACT电极中AC∶TiO2为6∶1时,其电极的比容量达到69.4 F·g-1,比纯AC电极的容量提高了约47 %。循环伏安扫描图表明该ACT电极的电化学行为依然为典型的双电层电容特性。掺杂前在350~750 ℃温度范围对纳米TiO2 进行处理有利于进一步提高ACT电极的储能容量。     

Fe掺杂二氧化锰纳米棒的制备及其电化学性能

采用回流法以KMn O4和Mn SO4为前驱体,硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]为铁源,制备出Fe掺杂的Mn O2纳米棒。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法、恒电流充放电法研究了样品的电化学性能。结果表明:当使用合适量的(NH4)2Fe(SO4)2时,制备出直径约为80 nm,长度为0.8~2μm的Fe掺杂Mn O2纳米棒。作为电极材料,Fe掺杂Mn O2纳米棒表现出良好的电化学性能,在1.0 A/g电流密度下,比电容达到620 F/g,比相同条件下纯Mn O2的容量高出56%。     

超级电容器用炭材料的研究进展

综述了活性炭(AC)、活性炭纤维(ACF)、炭气凝胶、碳纳米管(CNTs)和模板炭等5种用于超级电容器的炭材料的性能和不足,展望了炭材料应用于超级电容器的发展方向.