高性能超级电容器用氧化钌/氮掺杂多孔碳复合材料的研究

采用快速、简便的两步合成法,将RuO_2纳米粒子均匀地负载在氮掺杂多孔碳(NPCs)上,形成RuO_2/NPCs复合材料。首先以壳聚糖为前驱体,SiO_2纳米颗粒为硬模板,制备出比表面积高、呈三维多孔结构的氮掺杂多孔碳材料;在此基础上,将RuO_2纳米粒子通过溶胶-凝胶法均匀负载到NPCs碳骨架的表面和孔隙中,得到RuO_2/NPCs-800复合材料。研究结果表明,RuO_2均匀负载在NPCs的碳骨架上,有效地提高了复合材料的导电性;同时,电化学性能测试显示,RuO_2对复合材料的电化学性能有显著提高,当电流密度为0.5 A/g时,RuO_2/NPCs-800复合材料的比电容高达411.5 F/g,相当于同等条件下NPCs(123.9 F/g)的3.3倍;同时显示较好的循环稳定性,在5 A/g电流密度下,5000次循环后,只有6.3%比电容降低。     

层状双氢氧化物及其复合材料在超级电容器领域的研究进展

近年来层状双氢氧化物研究发展势头迅猛,本综述归纳了层状双氢氧化物及其复合材料的制备方法,重点关注层状双氢氧化物在超级电容器领域的研究及前景。层状双氢氧化物的制备方法有共沉淀法、水热合成法及煅烧重构法等。层状双氢氧化物在超级电容器领域多以复合材料出现,如石墨烯-层状双氢氧化物,泡沫镍-层状双氢氧化物等,合成技术趋于成熟,电化学性能不断优化。     

氧化钌/活性炭超电容器电极材料电化学特性

介绍一种氧化钌/活性炭复合电极材料的制备方法,并对不同条件下制备的材料的循环伏安特性、交流阻抗特性进行了比较。使用该复合材料组装的模拟电化学超电容器单电极比容量达到359 F/g,远高于普通活性炭材料。与氧化钌电极材料相比,氧化钌/活性炭复合材料的高功率放电特性则有明显的提高。     

氧化钌及其复合电极的制备与性能

在三氯化钌(RuCl3)水溶液中,采用循环伏安法在铜电极表面电沉积氧化钌(RuO2)作为超级电容器电极材料。为了提高材料的电化学性能,在电沉积液中引入了氧化石墨烯(GO)水溶液,制备出RuO2/GO复合电极。采用扫描电镜(SEM)观察两种电极的表面形貌,发现氧化钌及其复合电极经60℃干燥处理1 h后,颗粒更均匀且存在明显的多孔特征,电极材料具有良好的表面特性。电化学测试结果表明,扫描速度为0.1 V/s、工作电位窗口为1 V时,两种电极比电容分别为636.5和938 F/m2,功率密度分别为31.83和46.9 W/m2。因此,RuO2/GO复合电极具有较好的电容特性,适合用作超级电容器电极材料。     

不同维度MnO_(2)基复合材料在超级电容器领域的研究进展北大核心CSCD

MnO_(2)以其天然储量丰富、价格低廉、环境友好等优势常被用作超级电容器电极材料,但其较差的导电性限制了其应用,因而为获得优良电化学性能,MnO_(2)基复合材料的研究十分广泛。本文从不同维度MnO_(2)基复合材料的角度,对近年来其在超级电容器领域的研究和应用进行了综述。对MnO_(2)同碳材料、导电聚合物以及其他过渡金属(氢)氧化物复合所形成的球型结构复合材料以及一维、二维、三维复合材料的结构特点、合成方法、电化学性能进行了总结和对比。并对MnO_(2)基复合材料在超级电容器领域未来的研究重点进行了分析和展望。可为MnO_(2)基超级电容器复合电极材料结构的合理设计、构筑及电化学性能改善提供参考。     

石墨烯基超级电容器复合电极材料的研究进展

鉴于石墨烯基复合材料在超级电容器领域广阔的应用前景,综合国内外相关文献,同时结合所在课题组的研究成果,对石墨烯同金属氧化物、导电聚合物以及其他碳材料所形成的二元及三元复合材料的制备方法,及其用作超级电容器电极材料所表现出的优良性能等方面的研究进展进行了综述,最后对石墨烯基复合材料的未来发展方向进行了展望。     

超级电容器的原理及应用

作为一种介于传统电容器及电池之间的新型储能元件,超级电容器具有超大容量、高功率密度、长循环寿命、充放电效率高等特点,引起了世界广泛关注。综述了超级电容器的原理、分类及特点,介绍了超级电容器的主要应用领域和发展趋势。     

超级电容器研究进展

随着人们对于储能要求的不断提高,超级电容器以其功率密度大、循环寿命长等优点引起人们的广泛关注,并且在近些年得到了飞速发展,它填补了传统静电容器(高功率密度、低能量密度)和化学电池(高能量密度、低功率密度)的空白。本文依据近年来超级电容器领域所发表的文献,从超级电容器基本原理入手,对包括电极材料、电解液、隔膜以及集流体在内的各个组成部分的研究现状进行了综述,讨论了对称型超级电容器、非对称型超级电容器、全固态超级电容器及柔性透明超级电容器等特殊结构超级电容器的研究成果,并作出简要展望。     

氧化钌在法拉第准电容器中的应用研究进展

介绍氧化钌法拉第准电容器的工作原理、特点和制造方法,还对近年来这类电容器的发展状况和存在问题进行了评述。     

二氧化钌/活性炭复合电极材料的性能研究

用sol-gel法制备了水合二氧化钌,进而制备了二氧化钌/活性炭复合电极,并对各种不同配比的复合电极的电化学性能和物理性能进行了实验研究。引入参数Cp,RuO2·xH2O,解释复合电极的电容特性,更好地考察了水合钌氧化物的利用率。结果表明,在二氧化钌中加入适量的活性炭,可以改善电极材料的阻抗特性,但将以降低电容量为代价,当二氧化钌含量为60%(质量分数)时,复合电极的比容量为567F/g,内阻为0.4331Ω,是一种理想的超级电容器电极材料。     

V2O5复合电极材料的制备与表征

将sol-gel法与水热法相结合制备了RuO2掺杂的V2O5干凝胶复合材料,ζ(Ru∶V)为1.99%。结构和性能分析结果表明,复合材料主要由V、O、Ru组成;V2O5粒子连接形成薄片,薄片堆积而形成层状结构的干凝胶;RuO2未形成晶态结构,弥散分布在层状结构的间隙处;RuO2的掺杂,导致V2O5晶格畸变。循环伏安法分析表明复合材料具有典型的超级电容行为,其比电容约为20.3F/g,可作为超级电容器的电极材料。     

纳米氧化锰电极在中性水系电解液中的电容特性

利用液相共沉淀法制备纳米氧化锰。用XRD和SEM进行了材料表征。以泡沫镍作集流体,以KCl、Na2SO4和K2SO4为电解液,通过循环伏安法,研究了不同的电位窗口、扫描速度和浓度对氧化锰电极电容特性的影响。结果表明,样品为无定形的α-MnO2·nH2O,粒径为40～50nm。氧化锰电极在Na2SO4和K2SO4电解液中具有良好的稳定性,在0.5mol/LK2SO4溶液中,–0.2～0.8V(vsSCE)的电位窗口内,具有良好的电容行为,比容量高达143.7F/g。     

(CoFe)Se2@NC超级电容器电极材料的制备及其电化学性能

金属-有机框架(MOF)衍生的过渡金属硒化物和多孔碳纳米复合材料具有巨大的储能优势,是应用于电化学储能的优良电极材料。采用共沉淀法制备CoFe类普鲁士蓝(CoFe-PBA)纳米立方,并通过静电组装在CoFe-PBA上包覆聚吡咯(PPy)得到CoFe-PBA@PPy;通过在400℃氮气中退火并硒化成功制备了氮掺杂的碳(NC)包覆(CoFe)Se₂的(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料,并对其结构和形貌进行了表征。以(CoFe)Se₂@NC为电极制备了超级电容器,测试了其电化学性能,结果表明,在电流密度1 A/g时超级电容器的比电容达到1047.9 F/g,在电流密度5 A/g下1000次循环后具有良好的循环稳定性和96.55%的比电容保持率。由于其性能优越、无毒、成本低和易于制备,未来(CoFe)Se₂@NC纳米复合材料在超级电容器中具有非常大的应用潜力。     

层状多元复合正极材料的研究进展

综述了近期锂离子电池层状多元复合正极材料的研究进展。重点介绍了提高电化学性能的方法,分析了影响电化学性能的因素。进一步预测了该材料的发展前景,认为该材料综合了层状LiNiO2、LiMnO2和LiCoO2等材料的优点,具有广阔的市场前景和开发价值。     

ESD对RuO2厚膜电阻阻值的影响

采用静电放电(Electrostatic discharge,ESD)发生器对RuO2厚膜电阻直接放电,研究了电阻阻值变化率与电阻尺寸、阻值和ESD条件的关系。结果表明:厚膜电阻阻值受ESD作用而下降;相同ESD及阻值条件下的阻值变化率随电阻尺寸的增大而减小;相同电阻的阻值变化率随ESD电压的增大而增大;10kΩ左右的厚膜电阻在ESD作用下的阻值变化率最大,阻值变化率随着阻值的减小和增大而呈减小趋势;对10kΩ厚膜电阻反复施加不断增大的ESD电压,除宽度尺寸为0.45mm的电阻阻值在8～10kV之间出现一次回升外,电阻阻值逐步下降。     

氢敏材料的研究进展

按照不同工作原理,分别介绍了电化学型、半导体型和光学型3类氢敏材料的国内外研究进展;主要讨论了掺杂等改性方法对提高半导体型和光学型氢敏材料的选择性、灵敏度等方面的影响。展望了氢敏材料的发展方向。     

超级电容器氧化锰电极材料的特点制备

分析超级电容器的制备以及其化学性能,制备出了无定型氧化锰电极,并将制得的氧化锰电极置入电解液中,在一定的电位范围中扫描绘制了循环伏安曲线,另外,将电极在一定电流下放电,分析其可逆性。从测试结果可以看出,这种电极的充放电性能良好,且具有理想的可逆性。     

RuO_2基厚膜电阻电脉冲调阻工艺研究

用厚膜法制备了RuO2基厚膜电阻,研究了电阻值变化与脉冲电压的关系,分析了调阻工艺的特点;测量了电阻的可调整极限,目标值、偏差与初始电阻的特性,最佳阻值调整范围;研究了二次烧结对调整电阻值的影响规律。