Ni掺杂Na1.6Co2O4新型超级电容器电极材料的电性能研究

首次将掺杂镍离子的Na1.6Co2O4材料用作超级电容器的电极材料,并进行了XRD、SEM的表征和恒流充放电、循环伏安的电性能研究,发现掺杂3%(摩尔分数)Ni 2+的Na1.6Co2O4电极材料比纯的Na1.6Co2O4具有更优异的循环性能。     

新型超级电容器电极材料NaxCo2O4的制备及电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Na x Co2O4(x=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8和2.0)样品,并首次将其应用于超级电容器电极材料;经XRD、SEM和电性能研究得出,制备出的Na x Co2O4晶体均为层状结构,x=1.6时样品电容性能最好,在6mol/L NaOH电解液中,0.25~0.7V电压范围内,以50mA/g的电流密度进行恒流充放电,比电容高达413F/g。     

NiS2/三维多孔石墨烯复合材料作为超级电容器电极材料的电化学性能

选用合适的软模板,通过简便的一步溶剂热法成功制备了NiS₂/三维多孔石墨烯（3D rGO）复合材料。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:制备的NiS₂/3D rGO复合材料存在石墨烯三维堆叠的孔道结构,且具备较大的比表面积,为57.51 m2g-1。电化学测试表明,在1 Ag-1的电流密度下NiS₂/3D rGO复合材料的比电容高达1 116.7 Fg-1,而且当电流密度增加到5 Ag-1时NiS₂/3D rGO复合材料的比电容为832.2 Fg-1,比电容保持率为1 Ag-1时的74.5%。在4 Ag-1电流密度下,经过1 000次循环后,NiS₂/3D rGO复合材料的比电容仍能保持91.2%。因此,NiS₂/3D rGO复合材料可作为一种理想的超级电容器电极材料。      

碳化氧化石墨烯/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

采用Ar氛烧结碳化法在600℃、700℃、800℃及900℃下制备了基于氧化石墨烯（GO）/壳聚糖复合材料的超级电容器电极材料。通过XRD、SEM、FTIR及循环伏安等电化学手段,系统评价了碳化的GO/壳聚糖复合材料作为超级电容器电极材料的可能性。通过与文献报道的纯壳聚糖碳化材料的相关性能进行比较,结果表明：碳化GO/壳聚糖复合材料力学性能较纯壳聚糖碳化材料提高约67%,而且具有良好的电容器材料的性质。800℃碳化GO/壳聚糖复合材料样品的比电容达131 F/g,1 500次充放电后比电容保持率达97%。     

Ni/Co3O4花状电极材料的合成及其电化学性能与第一性原理研究

通过水热法制备了一种单质镍掺杂Co₃O₄(Ni/Co₃O₄)的粉末,用伏安特性循环法研究了其电化学性能,同时根据第一性原理从原子尺度和电子结构的角度探究了Ni和Co₃O₄的掺杂机理。首先合成Ni/Co₃O₄粉末;其次对合成的材料结构及性能进行XRD和SEM表征分析,研究不同钴源及同一钴源不同钴镍比对制备的镍Ni/Co₃O₄形貌的影响;最后在不同缺陷和不同掺杂的影响下,建立准确的材料性能预测模型,揭示了修饰电极掺杂改性的微观机理。结果表明,不同钴源均制备出了花状形貌的Ni/Co₃O₄复合材料,电化学性能测试得到其比电容为670F/g;第一性原理计算所得掺杂机理,揭示了电化学修饰的Ni/Co₃O₄复合电极较大提高了材料的导电性能。     

生物质衍生碳/MnO2复合材料在超级电容器中的应用进展

超级电容器具有充放电速度快、能量密度高、循环稳定性好等优点,而电极材料决定超级电容器的电化学性能。可再生生物质经过高温炭化可制备不同微观结构的碳材料,然而,这些碳材料存在比容量低的缺点;MnO₂具有高理论比电容,缺点是循环稳定差。生物质衍生碳与MnO₂复合可以实现两者优势互补。首先介绍了生物质衍生碳/MnO₂复合材料的制备方法,包括化学法、水热法和电沉积法。然后,按照不同生物质衍生碳的微观结构进行分类,综述了多孔碳/MnO₂、碳球/MnO₂、碳纤维管/MnO₂、碳纳米片/MnO₂和三维碳/MnO₂复合材料的制备及在超级电容器中的应用性能。最后,总结了综合性能最优的生物质衍生碳/MnO₂复合材料,并针对该领域存在的问题提出了其未来发展方向。     

超级电容器复合材料MnO2/活性炭的研究

采用化学共沉淀法制备了α-MnO2*nH2O和活性炭的复合电极材料,对其结构和形貌分别用XRD和SEM进行了表征.循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电等测试结果表明复合电极材料比α-MnO2*nH2O或活性炭电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为.随活性物质量增加,复合电极的比电容量增长率趋于稳定.     

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。     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是一种具有优异电化学性能的新型储能装置,文章介绍了超级电容器的储能机理和优点,论述了碳基材料、金属氧化物材料及导电聚合物材料的研究进展和作为超级电容器电极材料的要求,对未来的电极材料的研究方向作出了展望。     

超级电容器用Ti/TiO2-MnO纳米管阵列电极的制备及电化学性能

通过阳极氧化浸渍退火的方式获得Ti/TiO2-MnO复合电极。通过XRD测定样品的晶相结构,通过SEM观察样品的显微形貌。结果表明,Ti/TiO2纳米管阵列孔径分布在60~95 nm,纳米管长度在350~820 nm。常温下阳极氧化获得的TiO2为无定形结构,500℃热处理后,TiO2变为锐钛矿(Anatase)。样品在MnSO4溶液中浸渍并500℃热处理后,只有MnO相产生。组装扣式模拟超级电容器并测试其循环伏安曲线。CV曲线存在一对氧化还原峰,对应H+在纳米管中的嵌入/脱出过程。H+在纳米管中传输过程为扩散控制。TiO2由无定形转变为Anatase晶形和在其中沉积MnO后,CV响应电流降低。     

石墨烯与超级电容器

神奇的“超级电容器” 超级电容器,也称电化学电容器,是基于高比表面积炭电极／电解液界面产生的双电层电容,或者基于过渡金属氧化物或导电聚合物的表面及体相所发生的氧化还原反应来实现能量的储存。其构造与电池类似,主要包括正负电极、电解液、隔膜和集流体。作为一种新型储能装置,超级电容器具有输出功率高、充电时间短、使用寿命长、工作温度范围宽、安全且无污染等优点,有望成为本世纪新型的绿色电源。     

水热合成法制备超级电容器用二氧化锰薄膜电极

采用简单的水热合成法制备了基于石墨基底的多孔α-MnO2薄膜电极。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、BET氮气吸附法和热重分析(TG)对产物进行表征,结果表明,沉积得到了由纳米棒交织而成的网络结构的α-MnO2薄膜。用循环伏安法和恒流充放电法对其电化学性能进行研究,结果显示,在1mol·L-1Na2SO4溶液中,电流密度为1A·g-1时,α-MnO2薄膜的比电容可达到229F·g-1,该电极材料在2A·g-1的电流密度下进行2000次循环,电极容量的衰减仅为2%。     

超级电容器用（RuO2/SiO2）·nH2O复合薄膜电极的研究

以水合三氯化钌(RuCl3.3H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-热分解法制备了超级电容器用(RuO2/SiO2).nH2O复合薄膜电极材料。研究了热处理温度及热处理时间对电极材料电学性能的影响。借助CHI660C电化学工作站对薄膜材料的电化学性能进行了测试,采用SEM、XRD、FTIR等检测手段对复合材料的微观形貌、物相结构进行了分析。结果表明,固定水合三氯化钌和正硅酸乙酯的物质的量比为10∶3,当热处理温度和时间分别为350℃和2h时,复合薄膜电极具有优良的综合性能,比表面积为265.7m2/g,比电容最高为421F/g,充放电电流为0.1A时,内阻最高为0.72Ω。     

一步法制备三维还原氧化石墨烯/NiO超级电容器电极材料及其性能研究

本研究以氧化石墨烯分散液(GO)和硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)为前驱体, 通过一步水热法制备自支撑三维还原氧化石墨烯/NiO复合电极材料(3D rGO/NiO)。用XRD和SEM等分析结果表明, 纳米NiO颗粒均匀分散在三维多孔石墨烯表面。当GO与Ni(NO₃)₂·6H₂O质量比为1 : 4时, 3D rGO/NiO在电流密度为1 A·g^-1 下比电容可达1208.8 F·g^-1; 当电流密度从0.2 A·g^-1增加到10 A·g^-1时, 复合电极材料电容保持率高于72.6%; 在电流密度为10 A·g^-1下进行恒流充放电循环测试10000次后, 其比电容仍然保持为初始比电容的93%, 表明该复合电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性能。3D rGO/NiO复合电极材料具有比纯NiO或rGO更优异的电化学性能。     

RuO2·xH2O/AC复合电极及混合型超级电容器的性能研究

用Sol-Gel法制备RuO2·xH2O,并进一步制备了RuO2·xH2O/活性碳复合电极.针对超级电容器单元工作电压低的问题,研制了一种混合型超级电容器.该电容器是由金属钽阳极、Ta2O5阳极电介质、38wt%的硫酸电解质溶液和RuO2·xH2O/AC阴极组成.组装的超级电容器样品的参数为50V、2.1mF,储能密度为1.48J/cm3.实验结果表明,该电容器具有较高的储能密度和良好的阻抗特性,可以满足脉冲功率技术的要求.     

超级电容器用（RuO2/Co3O4）·nH2O复合薄膜电极的制备及其性能

配制RuCl3.3H2O和Co(CH3COO)2的异丙醇混合溶液,采用原位热分解法制备了超级电容器用(RuO2/Co3O4).nH2O复合薄膜电极.借助扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、电化学分析仪等表征薄膜的微观形貌、物相转变以及电化学性能.结果表明,当涂覆液中n(Ru3+):n(Co2+)=1:3时,复合薄膜经260℃热处理3h达到最佳的综合性能,比电容为569F/g,附着力为22.4MPa,内阻仅为0.42Ω,1000次充放电循环后比电容保持在初始电容量的97.6%.     

NiCo2O4/C复合电极材料的制备以及超级电容性能

采用化学共沉淀法合成了纳米级NiCo2O4/C复合材料,并以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,合成的复合材料为立方尖晶石结构,其粒径大小为30～40nm,颗粒呈球形且分布均匀。循环伏安(CV)、恒电流充放电测试表明,NiCo2O4/C复合材料在6mol/LKOH水系电解液中表现出优异的超级电容特征,在0～0.9V的电位范围内,NiCo2O4/C电极材料比电容量可高达290.49F/g,并具有良好的可逆性和优异的循环性能。     

Co3O4/还原氧化石墨烯复合物的合成及其结构与性能表征

用回流法以及后续热处理过程合成了Co3O4/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。并对样品的成分、形貌、结构以及电化学性能进行了表征与测试。研究结果表明,当Co3O4与rGO的质量比为87∶13时,复合物比电容达到760F.g-1,并且此复合物表现出较好的循环稳定性。     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺三元复合物的合成及电化学性能

采用两步法成功构筑SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元复合材料。首先制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,然后再以二元复合物为载体,通过苯胺(An)单体的化学氧化聚合获得终端产物。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料的结构和形貌等物理性质进行表征,利用循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学电容性能进行研究,并讨论了PANI的含量对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PANI含量的增加而增大,最大达到424.8F/g,其电容性能的增强源于SnO2、RGO与PANI三者的相互协同作用。     

石墨烯担载SnO2纳米复合材料的电化学性能研究

以热膨胀还原石墨烯为载体,采用超声辅助浸渍法制得一系列石墨烯担载SnO2纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析其微观结构,同时使用循环伏安法研究其相应电化学行为。结果表明:随浸渍时间延长,SnO2逐步占据石墨烯表面原有活性位(如含氧官能团和晶格缺陷),使其担载密度显著提高。但SnO2纳米颗粒对复合体系的赝电容贡献较小,同时其对石墨烯活性位具有掩蔽作用,反而导致石墨烯电容性能逐步下降。可见,石墨烯表面活性位对热膨胀石墨烯的电容性能起重要作用。