煤基活性炭电极材料的改性方法研究现状

煤基活性炭是超级电容器电极的主要材料之一,分析了煤基活性炭的性质与超级电容器性能的关系,介绍了活性炭的表面结构,论述了活性炭表面化学性质的改性方法的研究进展,认为多种方法复合改性是煤基活性炭改性的发展方向,并阐述了电极用活性炭材料的应用趋势。     

表面掺杂改性生物质活性炭在超级电容器中的应用

活性炭作为超级电容器电极材料,具有许多优点,但也存在能量密度低、比电容不足的缺点。介绍了双电层电容器和赝电容电容器的储能原理以及生物质活性炭的制备工艺,综述了近年来表面掺杂N、S、O、P和金属氧化物改性生物质活性炭电极材料在超级电容器中的应用,指出了存在的问题及未来研究方向。     

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。     

超级电容器电极材料与电解液的研究进展

超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、良好的低温使用性能和安全性的优点,已经广泛应用到电子产品、能量回收和储能等领域。电极材料和电解液是决定超级电容器性能的两大关键因素,超级电容器常用的电极材料包括碳质材料(活性炭、碳纳米管、石墨烯、炭纤维、纳米洋葱碳等)、金属氧化物(金属氢氧化物)、导电聚合物及复合材料等;电解液主要有水系电解液、有机系电解液与离子液体。本文综述了超级电容器电极材料与电解液的研究现状,详细介绍了电极材料、电解液的性能及优缺点,并对新型电极材料和电解液的研究趋势提出展望。     

超级电容器电极材料的研究现状与展望

超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值.电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,因而备受关注.主要论述了目前应用于超级电容器的多孔炭材料、金属氧化物及导电聚合物等电极材料的研究进展,探讨了电极材料今后的发展方向和研究重点,并指出大力开发复合电极材料是改善超级电容器性能的有效途径.     

超级电容器碳电极材料制备工艺优化与性能

以碳化后的中间相沥青为前驱体、KOH为活化剂制备了超级电容器用活性炭电极材料,考察了KOH活化温度和碱碳比对所制备的超级电容器用活性炭电极材料的孔隙结构和电化学行为的影响,分析了不同工艺条件下所制备的活性炭电极材料的孔结构和电化学性能的影响因素。结果表明,于800℃活化温度和4∶1碱碳比条件下制备的活性炭电极在1mol/L(C2H5)4NBF4/PC时的最大比电容量可达103.2F/g,活性炭孔结构和比电容量的变化依赖于具体的处理工艺,中孔的含量对活性炭电极的比电容量会产生重要影响。     

导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的应用及研究进展

超级电容器用导电聚苯胺电极材料具有高比容量、化学稳定性好、价格低廉等优点,目前已成为超级电容器研究的一个新方向.简述了导电聚苯胺的制备与储能机理,从纯聚苯胺电极材料、¨离子掺杂聚苯胺电极材料、C/聚苯胺复合电极材料、聚苯胺混杂型电容器以及聚苯胺全固态超级电容器5个方面详细论述了导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的具体应用,并对聚苯胺今后的发展方向给予了评论.     

高性能炭电极材料的制备和电化学性能研究

以胡桃壳为前躯体,采用ZnCl2化学活化法制备炭电极材料,研究了活化剂与果壳的不同混合质量比例对炭材料性质的影响,用氮气吸附和傅立叶红外表征活性炭材料的比表面积、孔结构和表面性质,结果表明:活性炭材料表面存在着含氧官能团,为一种高微孔无定形炭材料;以制备的活性炭为电极材料,KOH为电解液构成超级电容器,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究了其电化学性能,结果表明:制备的活性炭电极材料表现出理想的电化学电容行为,比电容高达271.0F/g,漏电流和等效串联电阻分别只有0.25mA和0.39Ω,稳定性很高,循环充放电5000次后,电容量仍保持88%以上.     

超级电容器复合电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型的储能元件,具有高功率密度和高循环寿命等优点,在许多领域特别是混合电动汽车领域具有广阔的应用前景.而电极材料是决定超级电容器性能的关键因素之一,高性能电极材料的合成和优化是目前超级电容器研究的重点.综述了超级电容器的储能原理、超级电容器复合电极材料的制备、性能、以及发展方向.     

超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展

导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料,其电容主要来自于法拉第准电容.采用不同掺杂方式的导电性聚合物(n型或p型)作为电极材料使相应的超级电容器分为3种基本类型,这3种类型的超级电容器各具有不同的导电结构及特性.介绍了超级电容器导电聚合物的工作原理和导电聚合物电极材料的研究进展.     

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.     

中间相沥青基碳电极材料的制备工艺优化与性能

以煤焦油沥青为原料,采用"中间相调制-化学活化"工艺制备了超级电容器用活性碳电极材料,考察了中间相调制温度对活性碳晶体结构、孔径分布、电容量特性的影响,并分析了中间相沥青的调制过程及不同实验条件对活性碳晶体结构、孔径分布、电容量特性的影响。结果表明,中间相沥青调制温度主要集中在190～492.5℃,随中间相调制温度升高,活性碳电极材料的振实密度明显增大,在500℃条件下制备的活性碳材料具有最高的比电容量,达到103F/g,较高的调制温度能提升活性碳中碳的边缘层含量,从而提高材料的面积比电容量。     

用于高性能超级电容器电极的栓皮栎基多孔活性炭的制备

本研究以空腔细胞组成的栓皮栎为原料, KOH为活化剂制备了具有多孔结构的栓皮栎软木基多孔活性炭。以此方法制得的活性炭呈薄片状外形, 最大比表面积达到2312 m ²/g, 具有特殊的微孔-介孔结构。在呈碱性的KOH三电极体系中, 0.1 A/g电流密度时比电容达296 F/g; 两电极体系中, 5 A/g时的比电容达到201 F/g, 循环5000次后电容保持率达99.5%。在呈中性的Na₂SO₄两电极体系中, 电流密度0.5 A/g (174 F/g)至50 A/g (140 F/g)时电容保持率达80.5%, 倍率性能良好, 能量密度高达19.62 Wh/kg。     

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。     

预活化时间对稻壳基活性炭结构和电化学性能的影响

以农业废料稻壳为碳源,氢氧化钠为活化剂,采用干法两步活化法制备活性炭。X射线衍射分析表明该法能有效去除稻壳中的灰分,提高活性炭的孔隙率。扫描电镜结果表明,活性炭具有发达的孔隙结构。以活性炭制备超级电容器的电极,并组装成扣式电容器。采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等测定超级电容器的电化学性能,并着重探究了预活化时间对活性炭的结构及电化学性能的影响。结果表明,预活化时间为120 min的活性炭的比电容最大,在0.25 A/g电流密度下,可达219F/g,经过1 000次循环后,其电容保持率仍达85.4%。这表明活性炭电极具有较理想的电容特性,且循环性能稳定。     

Superior capacitive behavior of porous activated carbon tubes derived from biomass waste-cotonier strobili fibers

As supercapacitor electrode materials, the sustainable biomass-derived activated carbons have attracted a great deal of attentions due to their low-cost, abundant, and unwanted natural wastes. In this work, a facile KOH activation method is adopted to prepare activated carbon tubes from the biomass waste-cotonier strobili fibers for the first time. The resultant PTAC-x materials possess highly accessible surface areas and abundant micro-mesopores, which benefit large ion storage and high-rate ion transfer. The optimized material denoted as PTAC-6 demonstrates a high specific capacity (346.1?F?g^?1 at 1?A?g^?1) and a superior rate performance (214.5?F?g^?1 at 50?A?g^?1) in the three-electrode supercapacitors. In addition, the symmetric supercapacitor exhibits excellent cycling stability with a capacitance retention of 84.21% and a columbic efficiency of nearly 100% after 10,000 cycles. Furthermore, the PTAC-6-based symmetric supercapacitor gives a remarkable specific energy of 33.04?Wh?kg^?1 at 160?W?kg^?1. Meanwhile, our proposed porous activated carbon tubes provide a green and low-cost electrode material for high-performance supercapacitors.     

聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器电极材料中的应用研究进展

超级电容器是一种介于电池和传统物理电容器之间的新型环保储能器件,近年来得到了研究者的广泛关注。电极材料是超级电容器的核心部分,因此具有更高的研究价值。聚丙烯腈基碳纳米纤维因具有良好的静电纺丝性、较高的碳化产率、优异的纳米结构、超高的比表面积以及优良的导电性和稳定性,已经成为超级电容器电极材料的研究热点。本文主要介绍了聚丙烯腈基交联结构和多孔结构碳纳米纤维电极材料,元素掺杂电极材料以及与碳材料、导电聚合物、金属氧化物复合的电极材料,并对聚丙烯腈基碳纳米纤维电极材料未来的研究方向进行了展望。     

New EDLC designed with CNT-AC synthsized via CVD method as additional material for the improved cell resistance

We report the fabrication of high-performance CNT-AC supercapacitor electrodes. CNTs are also added in the electrode preparation in this work because of high microporosity of activated carbon. The bigger ions can hardly be diffused and adsorbed onto the smaller micropores of activated carbon. The mesoporous nature of CNTs can enhance the ion adsorption through its unique and well-defined hollow core. The as prepared CNT-AC was then used as additive material to study the electrochemical properties of activated carbon based electric double layered supercapacitors (EDLCs). The physiochemical properties of CNT-AC were studied using scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopic techniques, and transmission electron microscopy (TEM). Coin-type EDLC cells with two symmetrical carbon electrodes were using the synthesized carbon materials for the decrease of resistance. The electrochemical performance of the carbon electrodes was measured by galvanostatic charge/discharge and cyclic voltammetry methods.     

Development of redox deposition of birnessite-type MnO2 on activated carbon as high-performance electrode for hybrid supercapacitors

Birnessite-type MnO₂/activated carbon nanocomposites have been synthesized by directly reducing KMnO₄ with activated carbon in an aqueous solution. It is found that the morphologies of MnO₂ grown on activated carbon can be tailored by varying the reaction ratio of activated carbon and KMnO₄. An asymmetric supercapacitor with high energy density was fabricated by using MnO₂/activated carbon (MnO₂/AC) nanocomposite as positive electrode and activated carbon as negative electrode in 1 M Na₂SO₄ aqueous electrolyte. The asymmetric supercapacitor can be cycled reversibly in the cell voltage of 0–2 V, and delivers a specific capacitance of 50.6 F g⁻¹ and a maximum energy density of 28.1 Wh kg⁻¹ (based on the total mass of active electrode materials of 9.4 mg), which is much higher than that of MnO₂/AC symmetric supercapacitor (9.7 Wh kg⁻¹).