金属Mn/活性炭电极材料电化学性能的研究

选用不同孔结构的活性炭采用浸渍法负载Mn金属离子,考察活性炭在负载前后的比电容变化情况。研究表明,金属Mn具有比较明显的准电容效应,其中负载金属Mn的中孔活性炭和微孔活性炭的比电容分别增加63．17％和19．69％,中孔活性炭负载金属Mn时,比电容随负载量的增加而上升;微孔活性炭负载5％时比电容最大为340．16F／g。     

负载金属对复合炭极板电极的电化学性能研究

用高比表面积活性炭作为原料,酚醛树脂为粘结剂,在高温下粘结成型制备固体超级电容器用活性炭极板,用直流恒流循环实验考察活性炭极板电极的电化学性能.在活性炭中负载不同种类金属离子,考察金属离子的电化学性能对活性炭极板比电容的影响.实验发现负载廉价金属Mn、Co、Cu可以增加放电容量,负载金属Mn的电极在700℃炭化时比电容为265 F·g-1.     

特定孔径分布活性炭的制备及电容性能研究

在酚醛树脂中掺杂二茂铁可制得特定孔径分布的活性炭,炭化样品孔径主要在 3~4nm 之间分布,双层容量高达 0.26F/m2。水蒸气活化不同时间,树脂炭在10~20nm之间有较大孔容产生,同时比表面积增加。炭化样品碳含量高,但活化后,随碳氢含量的降低,结构破坏,双层容量降低。     

聚苯胺修饰活性炭电极电化学性能

采用循环伏安法在活性炭电极（AC）表面合成导电聚苯胺，得到聚苯胺修饰活性炭复合电极（PAn／AC），通过循环伏安（CV）、恒流充放电技术研究了电极的电容特性，并计算了其等效串联电阻。结果表明，在硫酸溶液中，复合电极呈现较好的电容特性，复合电极的比电容能达到545F／g，比纯活性炭电极的306F／g提高了78％，不同放电电流密度下求出的比电容比纯活性炭电极平均提高了89％，且复合电极的ESR比AC电极稍小。     

聚噻吩/活性炭复合材料作为超级电容器电极材料的电性能

采用原位聚合的方法在活性炭表面引发噻吩聚合,制备不同配比的聚噻吩/活性炭复合材料作为超级电容器电极材料,并研究了不同配比对材料电性能及结构的影响.采用傅里叶红外光谱及场发射扫描电镜研究了材料的化学结构及表面形态.采用循环伏安,恒流充放电等方法评价了材料电性能.结果表明,当活性炭与噻吩的摩尔比为10:1时,复合材料呈蓬松...     

厨余白菜基活性炭的制备及其电容性能

为了探索厨余垃圾再利用的新途径,首次以厨余白菜为原料通过炭化、化学活化法制备了白菜活性炭(CCAC)应用于超级电容器。利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、氮气吸脱附、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对其结构和组成进行了表征。结果显示CCAC具有规整的蜂窝状纳米多孔结构和丰富的官能团。三电极体系中,在不同浓度KOH电解液中测试了CCAC电极的电化学性能。结果表明CCAC电极在6 M KOH电解液中的比电容最高,在0.5 A·g^-1时为357 F·g^-1,并且在20 A·g^-1时循环10000圈后比电容仍能保持在99.6%,展现出极好的稳定性。此外,以该电极组装的对称器件在能量密度达到11.9 Wh·kg^-1时,功率密度达到了207.7 W·kg^-1。这些结果表明以厨余白菜作为一种新型活性炭材料来制备超级电容器电极,具有实际应用价值。     

超级电容器MnO_2/活性炭复合电极的研究

采用机械混合物理方法将电解MnO2进行细化并与活性炭组成复合电极材料。循环伏安、恒流充放电等测试结果表明,复合电极材电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为。当MnO2和活性炭混合物的平均粒径在3μm左右,并且其配比达到某一值时,电极呈现出良好的大电流充放电性能,解决了活性炭大电流充放电效果差的问题。     

氯化铜/活性炭复合电极的制备及性能的研究

以酚醛树脂为活性炭基体,采用化学掺杂法掺杂氯化铜,制备氯化铜／活性炭复合电极材料。通过物理吸附考察了金属氯化铜的存在下不同活化时间对金属复合活性炭孔径分布的影响,实验表明活化时间越长,比表面积越大,中孔含量越高。通过透射电镜和X射线衍射对复合电极的微观结构进行了研究,表明金属铜以纳米级均匀分散在活性炭中。通过比较活性炭电极和复合电极的电化学性能,说明掺杂金属铜可以有效提高比电容,并对充放电机理进行了探讨。     

梯级孔生物质活性炭的制备及其电容特性研究

以柚子皮为原料,采用预先炭化-KOH活化工艺制备生物质活性炭,并将其用作超级电容器电极材料。采用低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等方法表征生物质活性炭的孔结构、表面形貌等微观结构和表面化学性质,利用恒流充放电、循环伏安、漏电流等手段探究生物质活性炭用作电极材料的电化学特性。研究表明:柚子皮经预先炭化-KOH活化处理可以制备出比表面积为1 347~2 269m~2/g,总孔容达0.642~1.283cm~3/g,中孔比例为23.83%~48.90%的高品质生物质活性炭。该生物质活性炭具有发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构,且表面富含羰基、酚羟基及羧基等含氧官能团,是一种比较理想的超级电容器电极材料。生物质活性炭电极材料在KOH电解液中具有优异的电容特性,在50mA/g电流密度下的比电容最高可达243F/g,5 000mA/g电流密度下的比电容仍可保持为175F/g,且具有优异的循环稳定性,循环1 000次后比电容保持率高达93.34%,漏电流仅为0.006 3mA。生物质活性炭优异的电化学特性与其发达的比表面积、"大孔-中孔-微孔"三维贯通梯级孔结构、合理的孔径分布及独特的富氧表面化学性质密切相关。     

活性炭的孔结构与其电容特性的关系研究

采用传统工艺制备了超级电容器用高比表面积微孔炭,利于氮气吸附、循环伏安和恒流充放电研究了样品的孔结构和电容特性.结果表明,试验研制的微孔炭的比表面积达到2496m2/g,大孔径微孔含量很高,在5mA/cm2的电流密度下,活性炭的比容达到307F/g,而且具有良好的功率特性.超级电容器用活性炭的比容主要来自微孔比表面积的贡献,中孔对比容的贡献很小,其作用主要是改善功率特性.为了获得高比容和高功率密度,活性炭应该具有尽可能多的大孔径微孔和适量的小孔径中孔.     

炭气凝胶为电极的超级电容器的研究

采用低分子线性酚醛树脂-糠醛为原料通过溶液．溶胶-凝胶途径成功合成了炭气凝胶．探讨了结构对电化学性能的影响。采用直流循环法测定炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,炭气凝胶电极在0．5mA充放电时电极的比电容为121F／g．充放电效率为95％．具有性能稳定、充放电效率高等优良性能。     

超级电容器用活性炭的制备与电化学表征

以煤焦油沥青为前驱体,采用化学活化法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500～700℃,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038cm3/g,比表面积为1959m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210F/g,等效内阻为0.9Ω/cm2,10mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.     

Hierarchical manganese oxide/carbon nanocomposites for supercapacitor electrodes

MnO₂/carbon nanocomposites with hierarchical pore structure and controllable MnO₂ loading have been synthesized using a self-limiting growth method. This was achieved by the redox reactions of KMnO₄ with sacrificed carbon substrates that contain hierarchical pores. The unique pore structure allows the synthesis of nanocomposites with tunable MnO₂ loading up to 83 wt.%. The specific capacitance of the nanocomposites increased with the MnO₂ loading; the conductivity measured by electrochemical impedance spectroscopy, on the other hand, decreased with increasing MnO₂ loading. Optimization of the MnO₂ loading resulted in nanocomposites with high specific capacitance and excellent rate capability. This work provides important fundamental understanding which will facilitate the design and fabrication of high-performance supercapacitor materials for a large variety of applications.     

碳纳米管与活性炭超级离子电容器的频率响应

分别采用碳纳米管和活性炭作用超级离子电容器的电极材料，应用交流阻抗频谱法，研究了两类超级离子电容器的频率响应特性。结果表明，用碳纳米管作电极，超级离子电容器地频率250mHz以下出现“电荷饱和”；而用活性炭作电极，超级离子电容器在频率为100mHz时仍未出现“电荷饱和”，说明碳纳米管超级离子电容器的频率响应特性优于活性炭超级离子电容器的频率响应特性，但是上述两类超级离子电容器的频率响应特性均比传统介质电容器的频率响应特性差。     

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.     

超级电容器用中孔炭的研究

以石油焦为原料,运用化学活化法制备了超级电容器用高比表面积中孔活性炭。利用XRD、SEM和BET对实验制备的中孔炭进行了分析和表征。以实验制备的活性炭为超级电容器电极材料,利用恒流充放电测试对其电容特性进行了研究。结果表明,实验研制的活性炭的比表面积为1733m^2／g,中孔含量达到60．6％,在150mA／g的电流密度下其比容达到180F／g,而且基于实验研制的活性炭的超级电容器具有低内阻和良好的功率特性。     

茶籽壳质活性炭的制备及其电化学性能

以茶籽壳为原料,以K2CO3作为活化剂,制备了新型活性炭。用氮气吸脱附法对活性炭的孔结构进行了分析。以活性炭为电极材料,6mol/L KOH溶液为电解液组装成超级电容器,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学性能。结果表明,活化后的茶籽壳炭,其比表面积高达1272m2/g,比电容高达150F/g,研究表明茶籽壳活性炭适用于超级电容器的电极活性材料。     

Binder-free activated carbon/carbon nanotube paper electrodes for use in supercapacitors

Novel inexpensive, light, flexible, and even rollup or wearable devices are required for multi-functional portable electronics and developing new versatile and flexible electrode materials as alternatives to the materials used in contemporary batteries and supercapacitors is a key challenge. Here, binder-free activated carbon (AC)/carbon nanotube (CNT) paper electrodes for use in advanced supercapacitors have been fabricated based on low-cost, industrial-grade aligned CNTs. By a two-step shearing strategy, aligned CNTs were dispersed into individual long CNTs, and then 90 wt%–99 wt% of AC powder was incorporated into the CNT pulp and the AC/CNT paper electrode was fabricated by deposition on a filter. The specific capacity, rate performance, and power density of the AC/CNT paper electrode were better than the corresponding values for an AC/acetylene black electrode. The capacity reached a maximum value of 267.6 F/g with a CNT loading of 5 wt%, and the energy density and power density were 22.5 W·h/kg and 7.3 kW/kg at a high current density of 20 A/g. The AC/CNT paper electrode also showed a good cycle performance, with 97.5% of the original capacity retained after 5000 cycles at a scan rate of 200 mV/s. This method affords not only a promising paper-like nanocomposite for use in low-cost and flexible supercapacitors, but also a general way of fabricating multi-functional paper-like CNT-based nanocomposites for use in devices such as flexible lithium ion batteries and solar cells.