中空炭微球的喷雾法制备及其储钠性能研究

以酚醛树脂和马铃薯淀粉为前驱体,采用喷雾干燥和炭化法制备中空炭微球。采用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、小角X射线散射(SAXS)、拉曼光谱等表征方法对其形貌、微观结构进行表征,并研究了中空硬炭微球负极的储钠性能。结果表明：当酚醛树脂与马铃薯淀粉以质量比7:3混合时,中空炭微球的粒径及其分布减小,具有最低的振实密度,有利于缩短离子传输路径,缓解循环过程中造成的体积变化。该样品具有大的层间距(0.41 nm)、较多的闭孔结构,提供了较快的插层反应动力学,有效提高了样品的平台容量。在0.1 A/g电流密度下,其展现出396.5 mAh/g的可逆比容量,循环200次后容量保持率为97.1%;在2 A/g电流密度下保持254.3 mAh/g的可逆比容量,表现出优异的大电流充放电能力。     

双电层电容器用淀粉基微孔炭微球制备及性能

以具有天然球形颗粒结构的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体,通过(NH4)2HPO4活化和KOH二次活化制备微孔炭微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附-脱附分别对样品的形貌特征和孔隙结构进行表征,并在6mol/L KOH电解质溶液中对样品进行电化学测试。结果表明:经二次活化后可制得比表面积2 325 m2/g,总孔容1.11cm3/g,微孔孔容0.82 cm3/g的高微孔率活性炭微球。所制炭微球具有优异的电化学电容特性:在50 mA/g电流密度下,质量比电容为304 F/g;在1 000 mA/g较大的电流密度下,质量比电容为277.4 F/g;在200 mV/s快速电压扫描速率下,循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状。     

活性中间相碳微球在不同电解液中电化学性能

以中间相碳微球(MCMB)为原料,采用KOH活化法制备了具有高比表面积的活性中间碳微球(a-MCMB),并以其为电极材料组装成双电层超级电容器。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)和恒流充放电等方法研究了该材料的结构、表面形态和电化学性能。结果表明:所制备的a-MCMB在30%KOH水系电解液中和1mol/LLiPF6/(DMC+EC)有机电解液中都表现出良好的电容性能,其中水系电容器工作电压为1.0V,电极最高比电容为289.7F/g,有机系电容器工作电压为3.0V,电极最高比电容为217.4F/g,相应电容器的比能量分别为8.43Wh/kg和78.13Wh/kg。     

淀粉基活性炭微球的制备及电化学性能研究

以马铃薯淀粉为前驱体,采用磷酸-水蒸气混合活化法制备具有良好孔径分布的淀粉基活性炭微球。采用扫描电子显微镜(SEM)和77 K条件下的N2吸附,对所得样品的形貌和孔隙结构进行表征,讨论不同活化处理时间对所得样品的孔隙结构的影响。将制备的淀粉基活性炭微球组装扣式两电极测试体系,在6 mol/L KOH电解液中对其进行循环伏安性能(CV)测试。测试结果表明,制备的淀粉基活性炭微球具有良好的倍率性能,在400 mV/s的扫描速率下,所有活化样品的循环伏安曲线均能保持矩形形状。在32.7 A/g的电流密度下,活化时间为80 min时所得的淀粉基活性炭微球的质量比电容为103 F/g。     

微纳米MnO2中性电解液中电容性能研究

通过液相共沉淀、低温水热法等方法制备了核壳、海胆、纳米片团聚微球、纳米棒团聚微球不同形貌的微纳米二氧化锰材料,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积测试、循环伏安法对其晶体结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:结晶度、比表面积对所合成的二氧化锰材料电容性能有一定影响,但并不是造成比电容差异最主要原因,而材料的形貌微结构对电容性能有着更重要的影响。纳米棒团聚微球在~8 nm处具有集中的孔径分布,比表面积达102.3 m2/g,高载量厚电极(10 mg/cm2,100μm)条件下,1 mol/L Na2SO4溶液中纳米棒团聚微球2 mV/s扫速时的放电比电容为143 F/g;200 mV/s时,放电比电容为52 F/g,表现了很好的电容特性,这种微纳米介孔材料是一种极具潜力的电化学电容器电极活性材料。     

Sr-Bi-O/MWCNT复合电极材料的制备及其电化学性能

为了获得具有优异电容性能的超级电容器电极材料,采用溶胶–凝胶法制备纳米材料—锶铋氧化物(SBO),并运用水热法合成Sr-Bi-O/MWCNT(多壁碳纳米管)复合电极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电化学测试等分析研究了复合材料的形貌、结构和电化学性能。结果表明,6 mol/L KOH电解液中SBO/MWCNT在1 A/g电流密度下比电容高达516.8 F/g,且高于SBO(446.5 F/g)和MWCNT(12 F/g)。将电流密度提高至5 A/g,其比电容仍维持在446.4 F/g。EIS测试结果表明其具有较好的频率响应。这些结果显示SBO/MWCNT是一种理想电极材料,在能量储存和转换装置中有巨大的应用价值。     

超级电容器用高倍率Sn改性MnO_2电极材料

以KMnO4和MnCl2为原料并添加一定量的SnCl4,采用常压回流液相共沉淀法合成了Sn改性MnO2电极材料。利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。结果表明反应溶液pH值对MnO2的结构、形貌和电化学性能影响很大。反应溶液为酸性和碱性时分别得到γ-MnO2和δ-MnO2。在pH=9时制备的Sn改性MnO2具有良好的电容性能,在0.5 A/g下,比电容达到176 F/g,比未改性MnO2提高了66%,电流密度增大到2.0 A/g时,比电容依然保持在166 F/g。在1.0 A/g下进行连续充放电测试,1 000次充放电循环后,比电容仍保持在165 F/g,容量衰减小于6%。Sn改性MnO2是一种理想的超级电容器电极材料,具有良好的高倍率充放电性能和容量保持能力。     

中孔脲醛树脂炭用作超级电容器电极材料

采用甲酸作为催化剂,以尿素和甲醛为原料,通过控制脲醛摩尔比例制备具有不同孔结构的脲醛树脂微球,并进一步碳化处理得到具有发达中孔的脲醛树脂基炭微球。采用扫描电镜、透射电镜、N2吸附手段对所得两种前驱体及碳化产品的形貌与孔结构进行了表征;采用循环伏安法和恒流充放电法,在质量分数30%KOH电解液中对其充放电性能进行了研究。结果表明,所制备的中孔炭BET比表面积达到609 m2/g,总孔容达到1.15 cm3/g。在50 mA/g的充放电电流密度下中孔炭样品UF0.4-800的比电容达到了205 F/g,电流密度10 A/g时与50 mA/g时比电容的比值C10 000/50为67%。说明具有丰富孔结构的脲醛树脂基炭微球是一种具备大电流充放电潜力的超级电容器电极材料。     

柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究

柔性储能装置是柔性电子器件的必备材料之一,其具备高柔性、高强度以及优异的电化学性能.以纳米纤维素作为柔性基底,提供支撑增强的作用,探究了不同电化学扫描速率、不同电流密度以及循环充放电对柔性电极材料电化学性能的影响.结果表明,随着扫描速率和电流密度的增大,比电容逐渐下降,扫描速率为10 mV/s时,柔性电极材料的比电容为100.78 F/g,扫描速率为90 mV/s时,比电容降为10.73 F/g,电流密度为0.5 A/g时,柔性电极材料的比电容为70.50 F/g,电流密度为1 A/g时,比电容降为10.10 F/g;在0.5 A/g的电流密度下,充放电一次之后,柔性电极材料的比电容为70.50 F/g;随着石墨烯量的减少,柔性电极材料的面电阻逐渐增大.综合以上结果,由于石墨烯优异的电子传导速率和聚苯胺优异的法拉第电容性能,柔性电极材料具备良好的电化学性能和稳定性,该制备工艺对柔性电极材料研究发展具有一定意义.     

用于非对称超级电容器的VN制备及性能研究

以五氧化二钒为原料,通过熔融发泡法制备五氧化二钒发泡材料,采用不同氨解温度制备了VN材料,并对材料进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、孔径分析和电化学性能测试。结果显示氨解温度为800℃时制备的VN材料具有最好的性能,比表面积为87.5 m~2/g,SEM显示其颗粒均匀分布、无团聚现象,在0.5 A/g电流密度下放电比电容为201 F/g,具有良好的可逆性,库仑效率大于90%。     

稻壳基碳材料制备及其电化学性能研究

以生物质稻壳为原料,以不同的金属盐作为活化剂和石墨化催化剂,利用水热和活化相结合的方法,在不同的活化温度下,制备出了多孔石墨化碳材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸脱附、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等表征方法对所制备的碳材料进行分析.结果表明,在800℃下进行活化,能得到高比表面积(1549.4 cm2/g)和较高石墨化程度的碳材料,在1 A/g的电流密度下,比电容为354.8 F/g,在5 A/g的电流密度下循环10000次后,比电容为起始值的85.5％,表现出良好的倍率性能和循环稳定性.     

高性能活性炭的制备及电化学应用

通过混酸氧化针状焦得到一种两亲性炭材料(ACM),采用X射线衍射(XRD),光电子能谱(XPS)和红外光谱分析(FTIR)对这种前驱体进行了表征,结果显示其中含有-NO2、-SO3H、-OH、-C=O等亲水性基团。用KOH对ACM进行活化,制备得到一种具有高比表面积,高中孔率的活性炭,并将其应用于双电层电容器(EDLC),具有优异的倍率性能。在0.05 A/g电流密度下的比电容为335 F/g,当电流密度增大至40 A/g时,比电容为245 F/g,容量保持率(C40/C0.05)高达73%。     

空心Fe_2O_3微球负极材料的制备及电化学性能研究

以FeCl_3·7 H_2O和尿素为原料,采用水热合成法制备了空心Fe_2O_3微球。探讨不同合成温度对样品形貌的影响,利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)等分析技术对样品的结构、形貌进行了系统的研究,采用恒流充放电等方法测试了材料的电化学性能。结果表明:空心Fe_2O_3微球由二维纳米片自组装而成,当合成温度为200℃时,制备的样品具有良好的电化学性能,电流密度为200 m A/g,首次放电比容量为1 415 m Ah/g,可逆比容量为955m Ah/g,具有较好的循环性能和倍率性能。     

不同形貌炭微球的制备及其电化学性能

以2,4-二羟基苯甲酸与甲醛为反应物,F108为表面活性剂,L-赖氨酸为催化剂进行反应,再经碳化、水洗等过程制备了一系列炭微球。透射电子显微镜法(TEM)表明碳化后形成实心炭微球,通过控制水洗温度和水洗时间分别得到中心网格状炭微球和中空炭微球。恒电流充放电测试表明实心微球、中心网格状微球与反应时间分别为36、72 h时所合成的空心微球可逆比容量分别是450、865、559、和576 mAh/g,经过50次循环后可逆比容量分别为299、492、384和339mAh/g。首次和50次循环后可逆容量的大小按微球的形貌排列均是中心网格状炭微球空心炭微球实心炭微球,说明炭微球形貌对材料电化学性能有重要影响,且中心网格状微球性能最佳,比容量均超过石墨理论比容量372 mAh/g。     

酚醛树脂碳微球的电化学电容储能

利用表面活性剂与酚醛树脂(RF)长链之间的相互作用,考察表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对酚醛树脂碳微球形貌和孔结构的影响。添加CTAB制备的碳微球大小均一,当CTAB的浓度为0.002 mol/L时,制得的碳微球在电流为0.5~10.0 A/g时表现出最佳的比电容46.0~178.5 F/g。     

石墨烯/Bi2O3的制备及其电化学性能

采用溶剂热法制备了不同质量比的石墨烯/Bi_2O_3复合材料。经X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等表征了产物的组成、结构和形貌;通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料的电化学性能进行了研究。结果表明:所合成石墨烯/Bi_2O_3复合材料分散均匀,电化学性能优异,内阻较小。当氧化石墨与Bi_2O_3质量比为1∶1时,电化学性能最佳;在1 A/g电流密度下,比电容达到了753 F/g;10 A/g电流密度下,电容保持率高达87%,具有良好的倍率性;在2 A/g电流密度下经1 000次充放电循环,比电容保持率为71%。     

硫化铜微球电化学储锂性能研究

以硝酸铜[Cu(NO3)2·3H2O]和硫代乙酰胺(TAA)为原料,通过溶剂热法制备中空球状结构硫化铜。研究了中空微球样品作为锂离子电池负极材料的电化学性能。讨论了焙烧温度和焙烧时间等条件对硫化铜样品的物相结构和电化学性能的影响。研究发现,焙烧后的硫化铜样品的电化学性能表现良好,在0.1 C电流密度下首次充放电比容量均超过了理论比容量(560 m Ah/g),其中焙烧温度为150℃、焙烧时间为1 h的硫化铜样品,其首次放电比容量达到682.8 m Ah/g,且循环25次后其比容量仍能保持在106.7 m Ah/g,表现出了良好的循环稳定性。     

四氧化三钴/氧化石墨烯的合成及电容性能

采用水热合成法,以CoCl2·6 H2O为原料、尿素为沉淀剂,制备Co3O4/GONS复合体作为超级电容器的电极材料。对样品的物相结构、微观形貌和电容性能进行表征和测试。结果表明:纯Co3O4材料呈纳米纤维状;复合一定量的GO后,Co3O4呈现片状孔隙结构,由很多10~20 nm的微小颗粒相互连接构成,并且Co3O4薄片紧凑成束状分布在GO表面上。由于静电吸引及配位作用形成的GO对Co2+离子的限域效应,确保了钴氧化物在纳米GO片上的二维可控生长。Co3O4/GONS电极材料具有较好的电容性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容能达到444 F/g,比纯Co3O4的比电容(298 F/g)提高了49%;当电流密度增加至5 A/g时,比电容还能保持在262 F/g。     

Co8FeS8/氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能

采用一步水热法制备出Co8FeS8/氮掺杂石墨烯复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微共焦拉曼对材料结构、形貌进行表征;通过循环伏安、恒电流充放电以及交流阻抗对材料的电化学性能进行测试.结果表明:在1 A/g的电流密度下比电容为691.2 F/g;在电流密度为5 A/g下,经5000次循环后,电容保...     

PVP模板法合成锂离子电池用MoS2/C负极材料

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板,采用水热法合成了Mo S2/C复合材料。通过扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、热重分析法(TGA)、元素分析和N2吸附-脱附等测试方法,研究了Mo S2/C的微观形貌、晶体结构、热稳定性、元素组成及比表面积等物理化学特性。结果表明,Mo S2/C为六方晶系,具有微球形貌,直径约为500 nm,且有部分无定形碳包裹在微球表面。恒流充放电测试结果表明,Mo S2/C首次放电比容量为820m Ah/g;在500 m A/g的电流密度下,经过100次循环,比容量可稳定在660 m Ah/g。