新型LiFePO_4/AC混合超级电容器的制备和性能研究

以橄榄石型磷酸亚铁锂(LiFePO4)为正极,活性炭(AC)为负极,制备了LiFePO4/AC混合超级电容器。通过充放电、倍率和漏电流测试,系统研究了所制混合超级电容器的电化学性能。结果表明,在正负极活性物质质量比为0.8∶1.0的条件下,混合超级电容器综合性能最佳:比容量为25.38 mAh.g–1,比能量为3.21 Wh.kg–1,分别是活性炭超级电容器的2.83倍和2.17倍,且在大倍率充放电下循环稳定性好、漏电流小,在1600 s后漏电流为0.25 mA。     

不同电解质对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/AC超级电容器性能的影响

在以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极,活性炭(AC)为负极的混合型锂离子超级电容器体系中,研究以LiBF4和Et4NBF4的不同配比混合为溶质的乙腈(Acetonitrile,AN)电解液对超级电容器性能的影响。结果表明,随着电解液中Et4NBF4与LiBF4的比值的增大,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/AC体系超级电容器的线性放电区间逐渐变窄,循环性能逐渐变差。其中采用1 mol/L的LiBF4/AN为电解液的超级电容器的综合性能较好,其线性放电区间为0~2.7 V,倍率性能也较好,最大比功率达到23 600 W/kg,经3 000次循环后容量保持率为93.2%。     

碳包覆二氧化钛制备高倍率Li4 Ti5 O12/C负极材料

通过预先碳包覆二氧化钛方式成功制备了高倍率钛酸锂负极材料(LTO/C)。使用XRD、SEM、TG和TEM技术表征材料的组成、结构和形貌特征。结果表明二氧化钛表面的碳层能有效抑制钛酸锂晶粒的生长和团聚,钛酸锂晶粒尺寸维持在200 nm左右,其中晶粒表面均匀包覆着一层厚度约为10 nm的碳层,碳含量为质量分数4.5%,提高了晶粒表面的电子导电率。通过循环伏安法和交流阻抗谱分析得出晶粒的减小和电子导电率的提高使得LTO/C电极具有更大的锂离子扩散系数和更小的电荷传导阻抗,这能更好地抑制电极在高倍率充放电过程中出现的极化,提高材料的倍率性能和循环稳定性。在0.5C,1C,2C,5C,10C和20C电流密度下,LTO/C电极可逆放电比容量分别为175,170,167,160,151和135 mAh·g~(-1);在20 C高倍率下循环500圈容量保持率为93%,仅9 mAh·g~(-1)容量损失。     

水热法合成纳米片状钛酸锂及其性能研究

采用水热法制备纳米片状钛酸锂前驱体,再经煅烧制备纳米片状钛酸锂。分别研究了在不同的水热时间(0,1,3,7和14 h)下制备钛酸锂前驱体,再将前驱体在不同温度(350,500和700℃)下煅烧对产物钛酸锂性能的影响。通过SEM、TEM、XRD等表征了产物的结构和形貌,最终产物为含有微量TiO₂的尖晶石型纳米片状钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂(LTO),很好地继承了前驱体的形貌。将钛酸锂组装成锂离子半电池测试其电池性能,结果表明当水热时间7 h制备的前驱体再经500℃煅烧2 h后,所得到的钛酸锂在0.5C(1C=175 mA/g)下首次放电比容量高达174.6 mAh/g;在20C下的放电比容量为144.1 mAh/g,仍保持为0.5C条件下的82.5%,在20C下进行循环测试,500次后容量保持率为94.6%,说明制备的纳米片状钛酸锂具有良好的倍率性能和循环寿命。     

锂盐/活性炭混合电极电池—电容器研究

以嵌锂过渡金属氧化物(锂盐)和双电层储能材料活性炭(AC)为电极活性物质,制备LiMn_2O_4-AC||AC、LiFePO_4-AC||AC、LiMn_2O_4-AC|Li_4Ti_5O_(12)-AC、LiFePO_4-AC||Li_4Ti_5O_(12)-AC电池-电容器。通过恒电流充放电、循环伏安以及交流阻抗等对其电化学性能进行研究。结果显示:电池-电容器在低工作电压段,电荷主要以双电层储能形式存储于活性炭电极;在高工作电压段电荷主要以锂离子插嵌-脱嵌形式存储于嵌锂过渡金属氧化物。锂盐和AC结合可以有效提高电池-电容器的工作电压、能量密度,同时又具有较好的功率特性。其中LiFePO_4-AC|Li_4Ti_5O_(12)-AC具有较好的综合电化学性能,当电压为3.2 V时,能量密度为124.6 Wh·kg~(–1),功率密度为461.7 W·kg~(–1),内阻为2.2?,充放电效率为93.1%。     

电容器

0622723 NiO/AC非对称超级电容器的研究[刊,中]/庄凯//西华大学学报(自然科学版)．—2006,26(1)．—6-7,13 (G)通过热处理球形Ni(OH)_2得到NiO粉末,将其作为正极与活性炭(AC)负极组装成非对称超级电容器,用恒流充放电测试分析了超级电容器的电容特性。讨论了正负极活性物质比例、充放电电流和热处理时间对超级电容器比电容量、内阻的影响。结果表明：正负极活性物质比为1：3,工作电流密度为200mA/g,当Ni (OH)_2的热处理时间为2h,充电电压为1．3V时,超级电容器的双电极比电容量可达7．15F/g。参9 0622724一种新颖的串联超级电容器组的电压均衡方法[刊,     

多正极混合型超级电容器的研制

通过结构优化组合,采用铝化成箔(Al/Al2O3)极片为正极,活性炭极片(AC/Al)为负极,研制了电压为16V的多正极混合超级电容器。通过增加正极数量,进一步提高能量密度。多项电化学性能测试显示:多正极混合超级电容器具有快速充放电能力,与1000μF铝电解电容器相比,能量密度提高了约9倍,阻抗曲线接近理想电容器,内阻约为0.05?。     

Sb掺杂SnO2修饰双电层电容活性炭电极的研究

应用sol-gel浸渍与热处理工艺相结合,在活性炭表面包覆Sb掺杂的SnO2薄膜对电极进行修饰,构成AC-SnO2/KOH/AC-SnO2双电层电容器,测试结果表明,400 mA/g电流密度条件下,修饰后的双电层电容器在0.001～1.5 V相对较高电压区间的放电容量,比AC/KOH/AC双电层电容器在0.001～1.0 V电压区间高36%,但AC-SnO2的单电极比电容仅为AC单电极比电容的91.9%;当电流密度大于400 mA/g,两种电极的大电流性能相当。     

室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中的应用

将碳纳米管制成薄膜电极,以二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSI)-1,3-氮氧杂环戊-2-酮(OZO)室温熔盐为电解液,装配成模拟电容器。测试结果表明,比电容为20.5F/g,工作电压可达2.0V以上,循环充放电500次后容量损失小于5%。室温熔盐在碳纳米管电化学电容器中表现出良好的电化学兼容性,具有良好的热稳定性,是超级电容器非常有前景的新型电解液。     

有机电解液聚苯胺-炭混合电容器性能研究

采用化学氧化法合成盐酸掺杂聚苯胺,经NaOH溶液去掺杂后制得本征态聚苯胺(PANI)。以PANI为正极材料,活性炭为负极材料,使用1 mol/L LiPF6/(DMC+EC)有机电解液组装了混合电容器。通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电、循环寿命及漏电流等手段,对混合电容器的电化学性能进行了测试。结果表明,充电截止电压在1.5 V时,电容器比容量最高可达36.0 F/g,1 100次充放电循环后比容量保持在初始容量的94.2%。