超级电容器用碳基电极材料的研究进展

随着人们对能源和环境可持续发展的要求不断提高,开发以超级电容器为代表的高性能、低成本、无污染的新型绿色储能装置受到人们广泛关注.碳基材料以其特有的优势成为超级电容器电极材料研究的重点,主要介绍了以活性炭、碳纳米管、石墨烯、杂原子掺杂碳材料为代表的碳基电极材料应用于超级电容器的情况,并对其前景进行了展望.     

碳材料在锂离子电容器中的研究进展

锂离子电容器作为一种新型电化学储能器件,由于具有高比能量、高比功率和长循环寿命等优点,已经在电动汽车、轨道交通和新型储能系统等领域获得应用示范。作为锂离子电容器的核心组成部分,电极材料对器件性能的发挥起到了决定性的作用。碳材料由于具有较高的电化学活性,可以有效地提高锂离子电容器的电化学性能。本文综述了碳材料作为锂离子电容器电极的最新研究进展,并对其发展的前景进行了展望。     

碳基双电层电容器电极材料的研究进展

双电层电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能元件,具有较高的能量密度和功率密度,且充电速度快、循环寿命长、对环境无污染,广泛应用于国防、军工以及电动汽车、数字通讯、计算机等众多民用领域.简述了双电层电容器的基本工作原理,综述了碳基双电层电容器电极材料的研究进展.     

三聚氰胺树脂作为碳基材料前驱体在电化学储能电极材料中的研究进展

电极材料是影响电化学储能系统性能的主要因素，目前，对其性能改善的研究主要集中于结构的优化和杂原子的引入两个方面。以三聚氰胺树脂为前驱体制备的碳基材料凭借其丰富的孔道结构和高含量的氮原子掺杂双重优势，在电化学储能设备的电极材料的应用中表现出高电容性能和出色的循环能力。本文从活化法、模板碳化法、混合聚合物碳化法等孔道控制工艺，探讨了孔道结构对于材料性能的影响。针对当前主流研发的电池和超级电容器，对以三聚氰胺树脂为原料制备的碳基材料展开综述，并分析其研究现状与发展趋势。     

二氧化锰基纳米复合材料电极在超级电容器应用中的研究进展

超级电容器是一种具有高的功率密度、良好的循环稳定性和快的充放电速率的储能器件.与传统的电容器相比,由于受到较高的成本和较低能量密度的限制,超级电容器目前仍很难替代传统能源.在此前提条件下,寻求一种电化学储能能力更强、成本更低的电极材料是目前超级电容器电极材料的研究重点.二氧化锰由于其价格低廉、来源广泛和能量密度高的优点...     

锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

碳气凝胶电极在双电层电容器中的研究进展

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。     

电化学电容器电极材料的研究进展

电化学电容器因具有比二次电池更高的能量密度、更好的循环稳定性以及比传统双电层电容器更高的功率密度而受到了高度关注。对超级电容器的三大类电极材料的研究现状进行了综述。展望了超级电容器电极材料的应用前景以及超级电容器电极材料今后的主要研究方向。     

碳包覆金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究进展

综述了碳包覆金属氧化物作为超级电容器电极材料的最新研究进展。详细介绍了贵重金属氧化物（如RuO2）和廉价金属氧化物（如Fe3O4、SnO2、TiO2、MnO2等）在超级电容器电极材料领域内的应用现状和存在的问题,指出了碳包覆廉价金属氧化物所形成的核/壳结构很好地解决了金属氧化物易溶于电解液、充放电体积易膨胀等问题,展望了其作为超级电容器电极材料在消费电子、航空航天、国防科技等领域中的应用前景。     

聚酰亚胺超级电容器电极材料研究进展

简述了超级电容器的应用优势及其电极材料的发展与特性,回顾了近几年聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的最新研究进展,介绍了聚酰亚胺基多孔碳、碳纳米片、碳气凝胶以及碳纳米纤维等材料作为电极活性材料的研究现状,并分析了各自应用的优缺点及改进的方法。最后讨论了未来推进聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的进一步发展应注重的研究方向,指出包括聚酰亚胺碳气凝胶、多孔碳纤维及自支撑膜电极以下几方面仍需研究。     

碳材料在柔性超级电容器中的研究进展

轻便灵活的柔性超级电容器在可穿戴和便携式电子储能装置中有着潜在的应用前景。碳材料因具有优异的柔韧性、良好的导电性和较大的比表面积,通常在柔性超级电容器中发挥着柔性基底和导电活性填料的作用。本文首先综述了双电层、赝电容以及混合型超级电容器的储能机理。其次分别介绍了以碳材料作为柔性基底和导电活性填料的最新研究进展。碳材料作为柔性基底复合赝电容材料时,既可以提供大的比表面积,也可为氧化还原反应提供大量活性位点;而作为其他柔性基底的导电活性填料时,既能够改善赝电容材料稳定性的问题,也为电解质离子提供传输通道。文章最后提出了当下柔性超级电容器电极在力学性能、制备方法和评价标准中面临的相关问题。     

储能用生物质基先进碳材料的研究进展

简述了生物质基碳材料的储能机理及常用的制备方法;综述了形貌、类石墨结构、孔道以及表面官能团和杂原子掺杂等影响生物质基碳材料储能性能的规律和机理;最后对储能用生物质基碳材料未来的发展趋势和研究方向进行了展望。     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

锂离子电容器硬碳负极材料的表面改性及其电化学性能研究

以浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,采用超声氧化法对硬碳进行表面氧化处理,并研究其作为锂离子超级电容器负极材料的电化学性能。采用扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征手段研究了超声氧化处理对硬碳形貌、结构以及表面含氧官能团相对含量的影响。采用恒电流充放电、循环伏安法及交流阻抗法等电化学测试手段对处理前后硬碳的电化学性能进行研究。结果表明:超声氧化处理能在硬碳表面引入适量的含氧官能团,添加额外的活性中心,提高电子迁移率,进而提高硬碳材料的电化学性能。半电池测试中,在2 A·g-1的高电流密度下,氧化硬碳的比容量是未处理硬碳的2倍,具有优秀的倍率性能。以氧化硬碳负极和活性炭正极制备出锂离子电容器,能量密度为37.6 W·h·kg-1,功率密度可达9415 W·kg-1,在1.0 A·g-1电流密度下,经过4000次充放电循环后,容量保持率为99.1%,具有良好的循环稳定性。     

超级电容器用煤基多孔碳改性研究进展

煤炭因其碳含量高、储量丰富及价格低廉,成为优质的多孔碳碳前驱体。以煤炭为原料制备超级电容器用多孔电极材料是实现煤炭高附加值利用的重要方向之一。通过调整孔结构、改善表面化学活性均能有效提高煤基多孔碳电极材料的电化学性能,其中调整孔径分布可利用物理活化和化学活化联合、模板法和化学活化联合以及不同化学活化剂联合3种方法。物理活化和化学活化联合法主要是通过水蒸气或CO₂对KOH活化过程进行辅助,在得到大量微孔的同时获得一定量的介孔,并实现煤基多孔碳孔隙与润湿性的协同调控。模板法与化学活化联合则可在获得与模板剂相同孔结构的同时,通过KOH活化进一步造出丰富微孔,从而实现合理的孔径分布。除使用模板剂外,也可利用碳前驱体自身含有的大量杂质充当自模板。采用不同化学活化剂联合的方法也能实现孔结构的调节,如K⁺和Na⁺的离子尺寸不同,联合利用可得到不同的孔径分布;利用KCl在高温下的流动性,可以将KOH的中间产物带入更广范围和更深层次,从而实现微孔向介孔的转化。改善表面化学活性则可通过炭前驱体预氧化和引入杂原子2种方式。通过强酸或强氧化剂对...     

钴酸镍基纳米材料在超级电容器中的研究进展

电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。钴酸镍纳米材料因其合成简单,价格低廉,储量丰富且理论比电容较高等优点,成为超级电容器电极材料的研究热点。但钴酸镍纳米材料导电率较低、比表面积较小且电化学稳定性较差等缺点严重影响了其实际应用。本文简单介绍了钴酸镍纳米材料的晶体结构以及其作为超级电容器电极材料时的储能机理,同时结合一些示例归纳总结了钴酸镍基纳米材料的制备方法以及钴酸镍纳米材料的改性研究现状,包括形貌改性、复合改性及引入缺陷。最后指出,钴酸镍基纳米材料的环保且高效的制备方法,通过掺杂或缺陷等方法改善其电化学性能,增大其工作电压窗口以及探索适用于钴酸镍基超级电容器工作的电解液,将是未来研究的重点。     

三聚氰胺树脂碳基材料在电化学储能中的研究进展

电极材料是影响电化学储能系统性能的主要因素.目前,对电极材料性能改善的研究主要集中于结构的优化和杂原子的引入两个方面.以三聚氰胺树脂为前驱体制备的碳基材料凭借其丰富的孔道结构和高含量的氮原子掺杂双重优势,在电化学储能设备的电极材料的应用中表现出高电容性能和出色的循环能力.该文从活化法、模板炭化法、混合聚合物炭化法等孔道控制工艺,探讨了孔道结构对于材料性能的影响.针对当前主流研发的电池和超级电容器,对以三聚氰胺树脂为原料制备的碳基材料展开综述,并分析其研究现状与发展趋势.     

超级电容器用活性炭电极材料研究进展

综述了超级电容器及其最常用的电极材料-活性炭材料。介绍了活性炭电极超级电容器的工作原理,总结了物理活化、化学活化以及物理-化学联合活化等制备活性炭电极材料的方法,并指出了各种方法的优点及存在的问题。重点阐述了活性炭材料的比表面积、孔径分布及表面官能团等影响因素对超级电容器电化学性能的影响,最后对活性炭电极材料的未来发展方向进行了展望。     

超级电容器电极材料研究进展

作为一种介于传统电容器和锂离子电池之间的新型环境友好型储能体系,超级电容器具有许多其它储能器件无法比拟的优异特性,可为化石能源枯竭和环境恶化等问题提供绿色解决方案。在介绍超级电容器工作原理、应用前景、发展状况及特点的基础上,概述了超级电容器电极材料,特别是碳基电极材料的研究进展。     

MnO2基超级电容器电极材料

超级电容器作为一种新型的储能装置,具有长寿命、高功率等特点,在诸多领域内有广泛的应用前景。在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。二氧化锰(MnO₂)具有原料易得,价格低廉,来源广泛,环境友好等优点。综述了MnO₂超级电容器电极材料的储能机理,纳米MnO₂的微观结构与电化学特性之间的关系,并从纳米MnO₂的制备及其综合改性角度,综述其合成、掺杂改性、复合方法在MnO₂基电极材料的新进展,指出了MnO₂基超级电容器电极材料的主要研究方向。