超级电容器用Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料的研究现状

四氧化三钴(Co_3O_4)因理论比电容量高、价格低和环境友好,在超级电容器电极材料中具有良好的应用前景,但是传统合成的Co_3O_4材料多为粉末状态,需要通过添加高分子助剂涂覆在集流体上制备成电极,高分子助剂的引入不仅增加了电极的内电阻和界面电阻,且导致电化学活性表面积大幅度降低,因而Co_3O_4电活性物质的电化学存储性能与理论值相差较远。针对上述问题,最近研究工作者采用水热法或电沉积法在电极集流体镍泡沫上直接生长电活性物质Co_3O_4,相对传统电极制备过程,不仅更简单,且不需要引入高分子助剂,降低电极的内电阻和界面电阻,增加了电化学活性表面积,有利于电极的电化学存储性能提高,在高性能电化学能量存储器领域具有广泛应用前景。针对Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料制备及其在超级电容性能的研究现状进行了综述,为进一步设计和合成高性能超级电容器电极材料提供新方法和思路。     

Co3O4纳米片阵列的制备方法及其在超级电容器中的应用研究进展

氧化钴(Co_3O_4)纳米片阵列具有比表面积大、环境友好以及成本低等优点,同时具备比电容高、循环稳定性好、电容量大等电化学性能,是应用前景广阔的超级电容器材料。综述了Co_3O_4纳米片阵列的制备方法及其在超级电容器中的研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

西南科技大学在纳米能源材料研究领域取得新进展

正近日,西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地(简称"材料国重实验室")裴重华教授课题组与南京大学环境材料与再生能源研究中心周勇教授课题组合作,通过材料微观结构设计,制备出了三维微/纳米阵列结构的碳基Co_3O_4复合电极材料,该电极材料极大地改善了电极反应过程中离子的动力学行为,能有效解决超级电容器离子扩散效率低的问题。超级电容器因其率密度高、充电时间短、使用寿命长以及     

花状Co_3O_4纳米颗粒的制备及其超级电容性能的研究

以Co(Cl)_2·6H_2O作为钴源,尿素作为沉淀剂,利用水热法在泡沫镍上制备了Co_3O_4纳米颗粒,利用X射线衍射仪和扫描电镜对所制备Co_3O_4纳米颗粒的物相和表面形貌进行了表征,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,长在泡沫镍基体上由纳米线构成的花状Co_3O_4颗粒,不仅具有优良的电化学性能,比电容最高可达580.10F/g,且在放电电流密度为4A/g时,循环1000次后比电容仍能保持最初的95.703%,表现出良好的循环稳定性。     

高倍率性能聚苯胺纳米线超级电容器电极材料的制备

采用简单的化学氧化聚合法,制备了分散性良好且尺寸均一的聚苯胺(PANI)纳米线电极材料,其直径和长度分别为~60nm和~1μm。三电极体系电化学测试结果表明PANI纳米线电极在电流密度为0.5A/g时的质量比电容为505F/g,电流密度从0.5A/g增至20A/g的电容保持率高达78%。PANI纳米线电极材料有望成为组装高倍率性能超级电容器的可选电极材料。     

碳布负载的PI-MWCNTs柔性电极材料的合成及其电容性能

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用原位聚合法制备羧基化多壁碳纳米管(PI-MWCNTs)接枝的聚酰亚胺溶液,将其作为氮掺杂碳的前驱体,实现复合物在碳布表面的生长,并作为电极材料.以二氧化锰-碳布(MnO2-CC)为正极,多壁碳纳米管接枝的聚酰亚胺-碳布为负极(PI-MWCNTs-CC),构建非对称超级电容器.采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射、比表面积及孔径测试、循环伏安、恒电流充放电及电化学阻抗谱对电极材料的结构和电化学性能进行表征.结果表明:当扫描速率为20 mV/s时,非对称电容器的电势窗口可增至1.3 V,其体积比容量为1.80 F/cm3;当功率密度为14.08 mW/cm3时,能量密度可达到0.423 mWh/cm3.     

石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究

超级电容器与锂电池相比具有更高的循环稳定性以及更高的能量密度。提高超级电容器电极材料化学稳定性,增大离子吸附比表面积,以获得更好的电化学性能,成为超级电容器研究领域的热点。以湿化学还原法制备的石墨烯为基底,采用原位电化学沉积法制成了石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极。通过扫描电子显微镜(SEM)对电极的微观形貌进行了观察,利用电化学工作站对组装的超级电容器电化学性能进行了系统表征,同时探讨了沉积浓度和沉积时间对电化学性能的影响。结果表明,在0.2 mol/L吡咯溶液中沉积时间为22.5 min制备出的石墨烯/聚吡咯导电复合材料电极的比电容可达388 F/g,表现出优良的超级电容器电化学性能。     

石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究

超级电容器与锂电池相比具有更高的循环稳定性以及更高的能量密度。提高超级电容器电极材料化学稳定性,增大离子吸附比表面积,以获得更好的电化学性能,成为超级电容器研究领域的热点。以湿化学还原法制备的石墨烯为基底,采用原位电化学沉积法制成了石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极。通过扫描电子显微镜(SEM)对电极的微观形貌进行了观察,利用电化学工作站对组装的超级电容器电化学性能进行了系统表征,同时探讨了沉积浓度和沉积时间对电化学性能的影响。结果表明,在0.2mol/L吡咯溶液中沉积时间为22.5min制备出的石墨烯/聚吡咯导电复合材料电极的比电容可达388F/g,表现出优良的超级电容器电化学性能。     

Co3O4/碳复合超级电容器材料的研究进展

Co₃O₄作为超级电容器材料，因具有理论比容量高、价格成本低、无毒环保、储量丰富等优点而备受关注，但制备出电化学性能优异的Co₃O₄超级电容器材料仍是个巨大的挑战。通过与导电性突出的碳材料复合，增加了电子/离子的传输速度，提高了Co₃O₄超级电容器材料电化学性能。综述了Co₃O₄/碳复合超级电容器材料的合成方法，归纳了各个方法的优缺点，分析了影响Co₃O₄/碳复合超级电容器电化学性能的因素，最后，指出了Co₃O₄/碳复合超级电极材料所面临的问题和发展前景。     

水热反应时间对Co_3O_4电化学性能的影响

以硝酸钴、尿素、氟化铵、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,泡沫镍为基底,通过水热-热分解法在不同水热反应时间(10、12、14和16h)下制备了花瓣状组织与花状结构的Co_3O_4,通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析了Co_3O_4的组成及形貌,并测试了Co_3O_4的电化学性能。结果表明,不同水热时间下制得的Co_3O_4均表现出明显的赝电容特性,随着水热反应时间由10h延长至16h,Co_3O_4的比电容先升高后降低,且在14h达到最高值267.1F/g。     

化学法制备高容量导电聚苯胺

在室温下,采用化学原位聚合法制备得到超级电容器用导电聚苯胺(PANI),并采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了表征.以制备的PANI为活性物质作为电极材料,1 mol/L Na2SO4水溶液为电解液组装成扣式超级电容器,通过循环伏安和恒电流充放电测试研究其电化学性能.结果表明,制备的...     

TiO2-B纳米线掺杂活性炭电极材料的电化学性能研究

采用超声混合法将TiO2-B纳米线(TNWB)掺杂到活性炭(AC)中制备超级电容器用复合电极材料ACTB.电极活性物质ACTB中TNWB占AC的质量分数分别为2％,4％,6％,8％和10％,研究结果表明,当TNWB的掺杂质量分数为6％时,其组装的电容器的质量比电容最高为26F/g,比纯AC电容器提高了8％左右,在高倍率下的充放电性能更为稳定.复合电极材料ACTB的循环伏安分析结果表明,其电化学行为仍是典型的双电层特性,说明将TNWB掺杂到AC中作为超级电容器的电极材料时,电容器储能能力的提高是由于TNWB在AC中形成的微观和宏观上均匀的三维网络结构.     

一步法合成具有优异循环性能的聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯复合材料

研究采用一步电化学剥离和电沉积法,在含Na₂SO₄、HCl与苯胺(An)单体的混合溶液中,以柔性石墨纸为原料,利用电场条件下电解液离子定向迁移和苯胺单体的电聚合制备聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯(PANI/SGr)复合材料。更具活性的新生SGr与PANI结合,显著提高了PANI/SGr复合材料的稳定性。PANI呈纳米线状均匀分布在SGr上,形成的三维网络结构所呈现出的孔隙促进了电解液离子扩散到复合材料的内部结构中。将PANI/SGr复合材料作为超级电容器电极材料进行电化学测试,2 mV·s?1的扫速下获得的比电容为453 F·g?1。在0.5~10 A·g?1的电流密度范围内,PANI/SGr复合材料倍率性能达73.1%。在1 A·g?1的电流密度下PANI/SGr复合材料经10000次充放电之后的循环稳定性仍高达87.3%。这表明PANI/SGr复合材料具有良好的电容性能和优异的循环稳定性,有望作为超级电容器电极材料。      

NiO/TiO_2纳米复合电极的制备及电化学性能研究

金属氧化物理论上具有较高的比电容,是赝电容超级电容器的主要电极材料,不同的沉积方法将直接影响到其电化学性能。首先采用阳极氧化法制备高度有序的TiO_2纳米管阵列作为基底,分别采用化学沉积法和电化学沉积法(差分脉冲伏安法)沉积NiO,测试并比较所沉积NiO的电化学性能。电子扫描显微镜表征发现化学沉积的NiO颗粒较大未能均匀沉积,电化学沉积法沉积形成的NiO颗粒较小且均匀附着在纳米管中。恒流充放电结果显示电化学沉积法制备的复合电极获得了60mF/cm~2的比电容,可以用作电化学超级电容器的电极材料。     

正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆改性研究

采用沉淀法对镍钴猛锂正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)分别以氧化钇(Y_2O_3)、磷酸钇(YPO_4)、氧化铝(Al_2O_3)和磷酸铝(AlPO_4)行了表面包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电等方法表征了材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,包覆剂没有改变材料的晶体结构,可以均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料表面,并且显著提高了材料的电化学性能。在2.5~4.5V电压范围和20mA/g电流密度下,包覆0.5%AlPO_4的材料首次放电容量为198.6mAh/g,50次循环后材料的放电容量保持到196.1mAh/g,而包覆Y_2O_3、YPO_4、Al_2O_3的材料其电化学性能均低于AlPO_4包覆材料。     

纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极的制备

目的以纳米纤维素/碳纤维复合膜为导电基底,制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管超级电容器电极。方法利用超声处理和真空抽滤制备纳米纤维素/碳纤维复合膜;利用原位聚合法制备聚苯胺和聚苯胺/碳纳米管复合材料;通过真空抽滤法制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺电极和纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极。结果在纳米纤维素/碳纤维复合膜中,碳纤维形成了互穿导电网络结构,是良好的超级电容器电极导电基体;纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,在扫描速率为5 mV/s的条件下,质量比电容为380.74 F/g,且在1000次循环测试后,电容保留率为88.05%。结论以纳米纤维素/碳纤维导电复合膜作为基体制备的纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,可以作为超级电容器电极。     

核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线的制备及其电化学储锂性能

以棉纤维为碳源和模板,采用生物模板法成功合成制备直径约100~150nm、长度几至十几微米的TiC纳米线,进而通过水热反应在其表面均匀沉积Co_3O_4纳米微粒,所构建的核壳结构TiC/Co_3O_4纳米线具有良好的循环稳定性和高倍率性能。在50mA/g电流密度下循环的第2次、第50次放电容量分别为824.3mAh/g和753.7mAh/g;在倍率性能测试中,当电流密度回到50mA/g时,可逆放电容量为1060.4mAh/g,高于起始的1048.2mAh/g。     

ZnO@Mo-CNT-MnO2纳米阵列用于构筑超高倍率性能的柔性非对称超级电容器(英文)

MnO₂作为超级电容器电极材料具有理论比电容高、成本低、环境友好等优点,但其低导电性和低利用率阻碍了其潜在应用.本研究首先在柔性碳布上电化学生长ZnO纳米棒阵列作为电极衬底,然后通过阳极电沉积法在ZnO纳米棒阵列表面外延生长了Mo和碳纳米管(CNTs)共掺杂的MnO₂薄膜,可控构筑了有效、高导电性的MnO₂纳米阵列电极(定义为ZnO@Mo-CNT-MnO₂ NA).柔性ZnO@Mo-CNTMnO₂ NA电极在100 A g^-1的大电流充放电密度下比电容可达237.5 F g^-1,10,000次循环后电容保留率高达86%.采用ZnO@Mo-CNTMnO₂ NA电极组装成水系非对称超级电容器,弯曲状态下在132.35 mW cm^-3(5mA cm^-2)高功率密度下获得了1.13 mW h cm^-3的高能量密度,5mA cm^-2充放...     

基于POSS-SH模板硅酸钴复合材料的制备、结构及电化学性能研究

在众多能量存储和转化器件中,超级电容器由于具有功率密度高、充放电迅速和优异的循环性能的优点而被广泛研究。然而,较低的比容量和能量密度,限制了超级电容作为大尺度能量存储和转化器件的广泛应用。为了提高超级电容器的比容量,需要增大电极材料和电解质的接触面积,进而促进电极材料获取/释放电解质中的离子。此外,增加电极材料电化学性能的另一种有效途径为引入S、N等非金属原子掺杂。该种方法可以改善材料的电子特性从而改善电化学性能。在此,采用具有致孔剂和S掺杂功能的巯基-POSS作为模板,通过简单的溶剂热法联合高温煅烧实验方案,实现了均匀介孔的S掺杂Co_2SiO_4纳米结构材料(S-Co_2SiO_4),S-Co_2SiO_4的比表面积高达143.58 m~2/g。比容量在电流密度为1 A/g时比电容达到1 125.3 F/g,且有着较好的倍率性能,在电流密度从1 A/g增大到9 A/g时,初始电容保留值达73.9%。     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料的制备及其电化学性能

本文以葡萄糖作为碳源,采用溶剂热法进行原位碳包覆合成了Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C材料,研究了材料的结构及电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和恒流充放电技术对材料结构及电化学性能进行了表征。结果表明,采用此法合成的Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料呈现多孔结构,粒径约为250nm,经历40次循环后材料的可逆容量依然能保持在645.7mAh/g,较未包覆碳材料的电极提高了19.0%,其可逆容量和循环稳定性能得到了显著提升。