活性炭-聚苯胺混合电容器的电化学性能

低温下化学氧化合成了十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺(PANI),分别以聚苯胺和活性炭为电极材料组装成电化学电容器,采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗技术研究混合电容器的电化学性能。结果表明,电流密度为6mA/cm2时混合电容器在1mol/LKCl溶液中比电容高达159.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的92.9%,循环性能好,漏电流仅为0.14mA/cm2。     

PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器

采用内聚合法制备PAN基凝胶聚合物电解质超级电容器。采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试方法对超级电容器的性能进行了测试。结果表明:凝胶聚合物电解质的电导率较高,其中10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/EMC EC(质量比1∶1)电解质的室温电导率达到9.34 mS/cm,且由其组成的电容器比电容达24.29 F/g(0.5 mA/cm2);10%丙烯腈 1 mol/L LiClO4/PC EC(质量比1∶1)电解质电容器比电容为20.57 F/g(0.5 mA/cm2),200次循环后比电容下降11.75%(2.0 mA/cm2)。     

对甲苯磺酸掺杂纳米纤维聚苯胺的制备与性能

用脉冲恒流法制备了对甲苯磺酸(TSA)掺杂的聚苯胺(PANI).当脉冲通断时间}匕为30 ms:70 ms、平均脉冲电流密度为0.5 mA/cm2、nTSA/npANI≥4时,制备的PANI-TSA膜的电化学活性和超电容特性良好;当放电电流密度为0.5 mA/cm2时,比电容可达1 036 F/g.PANI-TSA膜在较宽的pH值范围内,电化学反应活性良好;当温度＜160℃时,热稳定性艮好.SEM观察发现,PANI.TSA膜由长度约为1～2 μm、直径约为150 nm的纤维交织而成.     

表面活性剂对双电层电容器性能的影响

用高比表面积活性炭作为双电层电容器的电极材料存在等效串联内阻大,可利用比表面积低的问题.通过添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对活性炭材料表面进行改性,可以使双电层电容器的比容量和大功率放电性能得到很大的提高.结果表明,当添加表面活性剂的质量为活性炭的4%时,可使活性炭电极对有机电解液的润湿性最好,使得双电层电容器在不同电流密度下的比容量分别提高了5.27%(1 mA/cm2)和20.62%(5 mA/cm2),且具有较好的电容性能和循环性能.     

百瓦级一体式再生燃料电池堆研究

对百瓦级一体式再生燃料电池堆(URFC)的电性能和燃料电池(FC)/水电解(W E)双模式循环稳定性进行测试研究。所研制的百瓦级URFC电池堆双模式工作电性能优良,循环性能稳定。燃料电池模式工作条件下:电流密度为500 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.789 V,输出功率236 W;电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压0.681 V,输出功率409 W。水电解模式工作条件下:电流密度为1 000 mA/cm 2时,单体电池平均工作电压1.628V,产生标准状态下氢气的耗能量为4.26 kW h/m 3。电流密度为500 mA/cm 2时,URFC电池堆充放电循环电压效率为51.5%。单体电池电压方差和计算结果表明,在工作电流密度0～400 mA/cm 2的窗口区间内,单体电池电压具有相对最好的均匀一致性。在100 h/20次的FC/WE双模式循环试验中,URFC电池堆性能衰减平均为1.70%。     

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%。     

阳极氧化法制备超级电容器用多孔MnO_2电极

通过阳极氧化不锈钢表面的锰镀层,制备超级电容器用二氧化锰(MnO2)电极,研究阳极氧化用电解液的pH值、氯离子浓度和氧化电流密度对MnO2电化学性能的影响。当电解液的pH值为7、氯离子浓度为3 mmol/L及氧化电流密度为0.1 mA/cm2时,制备的MnO2具有多孔纤维状结构,以65 mA/g在0~1 V充放电的比电容为210 F/g。     

电沉积电流密度对NiO/CNT复合电极的影响

采用电化学沉积法,以碳纳米管(CNT)为基体沉积Ni(OH)2,热处理制备NiO/CNT复合电极.采用XRD、SEM、TEM、循环伏安和恒流充放电,研究了电沉积电流密度对复合电极的影响.沉积电量为9 C时,随着电流密度的增加,NiO易沉积在电极表面,形成块体并阻塞离子通道,使复合电极的比电容下降.以1 mA/cm2制备的复合电极,以0.4 A/g、20.0 A/g充放电时,比电容分别为1 686 F/g和926 F/g.     

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。     

碳包覆硫化锑纳米棒的制备及其储钠研究

以三氯化锑(SbCl3)和九水硫化钠(Na2S·9 H2O)为原料,以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,以乙二醇为辅助溶剂,在200℃温度条件下,采用溶剂热法成功制备了一维直径为80～190 nm,长度约为40μm的Sb2S3纳米棒材料,并对该合成材料进行碳包覆.将该合成材料作为钠离子电池负极材料时,表现出优异的储钠性能.对于Sb2S3/C电极,在电流密度为200 mA/g时,首次放电比容量为1019.2 mAh/g,循环50次后,比容量保持在566.8 mAh/g,当电流密度提高为500 mA/g时,循环100次后,比容量保持在480.4 mAh/g.     

空气电池正极催化材料Mn-Co-O的研究

催化材料是空气电池性能提高的技术气电极性能曲线测试发现:用酸化后的Mn3CoO7为催化剂的空气电极极化程度最小,在200mA/cm2的电流密度下,极化电位仅为-0.152 2 V;以100mA/cm2恒流电解,电极寿命可达800h,说明酸化后的Mn3CoO7催化剂具有良好的综合电化学性能.     

金属-水固态贮备电池的研究

研究了一种固态贮备电池,采用含水的凝胶聚合物电解质膜作为正极活性物质,锂、镁等活泼金属作为负极.当用锂作为负极,LiClO4-聚甲基丙烯酸甲酯凝胶聚合物(PMMA)作为固体电解质时,最大放电电流密度为1.2 mA/cm2,以0.05 mA恒流放电时,3.0 V电压平台比容量为0.83 mAh/g;当使用镁作为负极,蒙脱石作为固体电解质时,以0.05 mA恒流放电,1.0 V以上放电比容量为6.00mAj/g.电池反应所引起的负极金属表面阻抗的增加,是放电容量减小的主要原因.     

电流密度和温度对VRB性能的影响

利用千瓦级全钒液流电池(VRB)模块,考察了电流密度和温度等因素对VRB输出性能的影响.在1.000～1.550 V的单体电池工作电压区间内,充电电流密度对容量的影响比放电电流密度大.随着温度从25℃降低至-5℃,VRB的极化从20 mV/20 mA·cm~2增加到40 mV/20 mA·cm~2;以80 mA/cm~2和40 mA/cm~2循环时,能量效率降低率分别约为0.32%/℃和0.06%/℃.     

锂离子电池正极材料NiS的制备与性能

采用球磨法和水热法分别合成了硫化镍(NiS)正极材料,用SEM、XRD、循环伏安和充放电等方法分析了材料的结构、形貌及电化学性能。水热法合成的材料颗粒均匀,分散程度高;以0.1 mA/cm2的电流密度在1.0～3.0 V充放电,首次放电比容量为584.6 mAh/g。     

添加剂对水热合成MnO_2电化学性能的影响

用异丙醇作为添加剂,采用水热法,在添加1 mL异丙醇的水溶液中制备了MnO2,并与在纯水中制备的MnO2进行比较,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品的结构、形貌进行了表征,结果显示,在异丙醇水溶液中合成的样品具有更高的结晶程度,为α-MnO2和γ-MnO2的混合相,添加异丙醇后改善了样品的微观颗粒形貌,提高了颗粒的分散度.电化学测试表明,添加异丙醇后样品的电化学性能得到明显改善,具有更好的循环伏安性能和更小的电化学阻抗,其在2 mA/cm2电流密度下放电比电容达到289.56 F/g.     

球磨方法对氧还原催化剂性能的影响

采用滚动球磨、行星式球磨和摇摆振动球磨等方法,制备了碳载二氧化锰氧还原催化剂,并组装了锌空电池。用扫描电镜(SEM)对催化剂和催化膜形貌进行了表征,以恒流法检测了空气电极的极化行为和锌空电池在室温下的放电性能。采用摇摆振动球磨方法制备的碳载二氧化锰催化剂具有优良的氧还原催化性能,当电位为1.1 V(vs.Zn)时,空气电极电流密度达到226 mA/cm2;终止电压为1.0 V时,锌空电池比能量可达427 Wh/kg。     

LiCoO2/AC复合电极作为超级电容器的电极材料

为提高活性炭电极的容量,对活性炭进行掺杂LiCoO2处理,由此制备了复合电极。采用循环伏安、恒流充放电、循环寿命试验、漏电流性能测试等方法对掺杂LiCoO2的复合电极/活性炭混合电容器的性能进行了测试,结果表明掺杂LiCoO2后复合电极/活性炭混合电容器的性能大大提高,当复合电极中LiCoO2的质量分数为70%时,混合电容器的比容量达到最大值,在1.0mA/cm2时比容量达39.55F/g,比未掺杂的活性炭电容器提高50.7%,充放电效率有所提高,且混合电容器的电阻和漏电流较小(8.7mA),经1500次循环后电容量仍保持在83%以上,仍远高于活性炭电容器。     

PAM软模板法合成LiFePO4/C纳米共生物

采用聚丙烯酰胺(PAM)软模板法合成了LiFePO4/C正极材料.在0.1 mA/cm2电流密度下,PAM软模板法合成的LiFePO4/C材料的放电比容量可达120mAh/g,且可逆性增强.材料的振实密度达到1.19g/cm3.透射电镜和原子力显微镜图像研究表明:合成的活性材料和所掺杂的碳具有纳米共生结构,且颗粒具有较大的电化学活性比表面,颗粒间无团聚现象.采用X射线衍射实验,对PAM软模板剂在合成过程中的改性作用进行了研究.     

MnO2氧化法制备高电容保持率PANI-Co3O4

以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过化学原位聚合法将溶剂热法制备的四氧化三钴(Co3O4)与聚苯胺(PAM)复合,得到PANI-Co3O4复合材料.对产物进行SEM、XRD、循环伏安和恒流充放电测试.Co3O4为立方晶型,被大量纤维状的PANI包襄着.制备的PANI-Co3O4复合材料的比电容较高,循环性能良好.在电流...     

含对苯二胺的聚苯胺制备及其超电容性能

常温下氧化苯胺和对苯二胺制备超电容聚合材料,研究对苯二胺用量对聚合物材料比电容的影响。通过循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗、FT-IR表征,结果表明控制对苯二胺和苯胺在一定比例范围内可以提高聚合物材料的比电容,在对苯二胺和苯胺物质的量比为2∶8时,聚合物材料比电容最高可达756 F/g(1 A/g),是同条件下聚苯胺比电容(600 F/g)的1.26倍,在高电流密度充放电下,聚合物材料在比电容方面依然保持显著的优势,聚合物材料具有0.1Ω的低电荷传质阻抗,可作为超级电容器材料。进一步分析表明,对苯二胺和苯胺聚合提高了聚合物材料中的醌环含量,进而提升了材料的赝电容。