有机电解液MnO2/AC混合电容器的研究

固相合成法制备了MnO2电极材料,以其为正极,活性炭(AC)电极为负极,组装了有机电解液MnO2/AC混合电容器。测试结果表明,在1 mol/L的有机电解液LiPF6/(DMC+EC)中,混合电容器的工作电压可达2.5 V,在不同的电流密度下,比容量为43.64～53.17 F/g,漏电流为0.08×10–3 A/cm2,经1 000次恒流充放电循环后,比容量衰减幅度约为8%。     

活性炭-聚吡咯混合电容器的电化学性能

低温下(0℃)化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯。分别以聚吡咯和活性炭为电极材料组装成电化学电容器。采用扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试仪研究了混合电容器的电化学性能。结果表明:低温下合成的聚吡咯呈颗粒状堆积,粒径为100～300nm;电流密度为6×10–3A/cm2时,混合电容器在1mol/LNa2SO4电解液中比电容高达178.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的88.4%,漏电流仅为0.16×10–3A/cm2。     

聚苯胺纳米材料电容性能研究

以(NH4)2S2O8为氧化剂,在1 mol/L盐酸环境下化学氧化合成超级电容器用电极材料纳米聚苯胺(PANI)。在1 mol/L H2SO4溶液中考察了材料的电容性能。结果表明:在循环伏安图上出现三对氧化还原峰,分别对应聚苯胺在三种不同氧化状态间的转化以及PANI的降解。放电电流密度为(1.0,4.5,10)×10–3A/cm2时,比容量分别为654,591,525 F/g。经恒定电流10 mA充放电循环1 000次,衰减仅为初始容量的10.7%。     

改性活性炭双电层电容器电极材料研究

用氢氧化钾对普通活性炭活化改性,比表面积和总孔容由806m2/g和0.411cm3/g分别增加到1168m2/g和0.577cm3/g。用该材料制成硬币型双电层电容器,经测定炭材料比电容高达203.5F/g,提高了64%;等效串联内阻仅为1.94?,大电流放电时容量衰减小于10%。其突出优点是体积与面积比电容高达109.6F/cm3和17.4×10–6F/cm2。研究发现孔径分布于1.4～2.78nm的超微孔和小中孔,有利于电解质离子形成双电层而提高炭材料的电容量。     

模板法制备超级电容器活性炭电极材料

以硅溶胶为模板剂,酚醛树脂为炭源,采用模板法制备了超级电容器活性炭电极材料。利用SEM和BET对实验制备的活性炭进行了分析和表征。以实验研制的活性炭为电极材料,通过循环伏安和恒流充放电测试对其电容性能进行了研究。结果表明:实验研制的活性炭的比表面积为1840m2/g,在7.5×10–3A/cm2的电流密度下,其比容达到290F/g。     

PMMA基凝胶聚合物电解质MnO2电容器的研究

以沉淀法制备的MnO2为正极材料,活性炭(AC)为负极材料,甲基丙烯酸甲酯(MMA)作聚合物单体,碳酸二甲酯(DMC)与碳酸乙烯酯(EC)的混合液作增塑剂,高氯酸锂为支持电解质,采用内聚合法制备PMMA基凝胶聚合物电解质MnO2/AC混合电容器。测试结果表明,随着MMA含量的降低,凝胶聚合物电解质的电导率增大,电容器的比容量也随之增大,当MMA的含量为20%时,凝胶聚合物电解质的电导率可达6.1×10–3S/cm,比容量为34.02F/g。     

掺CeO2纳米MnO2非对称超级电容器的研究

采用化学共沉淀法制备出超级电容器用掺CeO2的MnO2电极材料,通过XRD、SEM对样品进行了表征,研究了掺杂量对MnO2电极稳定性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100nm;在6mol/L的KOH电解液中,该掺杂MnO2电极材料具有优良的电容行为和循环稳定性能。当掺CeO2量为10%(与MnO2的质量比)时,在电流密度为250mA/g时,比电容量达257.68F/g;循环500次,容量仅衰减1.18%。     

热处理对纳米α-MnO2电容特性的影响

采用化学沉淀法制备出超级电容器用纳米MnO2电极材料,研究了热处理工艺对MnO2电容性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100 nm;热处理温度和时间对MnO2的电容性能有着重要影响。将在300℃热处理3 h的MnO2与活性炭电极组成非对称超级电容器,循环充放电500次,容量仅衰减2.24%;在电流密度为500 mA/g时,比电容量达302.52 F/g。     

柠檬酸盐对阳极箔形成速度与比电容的影响

为了提高铝电解电容器用高压阳极箔形成速度与比电容,将水合处理后的腐蚀箔在95℃、2 g/L柠檬酸钠去离子水溶液中浸泡5 min,在530 V电压化成时,形成时间缩短约2 min,化成箔比电容由0.556×10–6 F.cm–2提高至0.584×10–6 F.cm–2,阳极氧化铝膜的结构与性能得到改善。     

薄膜铝空气电池阴极复合催化剂性能研究

采用棒状alpha-MnO2作为阴极主催化剂,并掺杂La2O3和CeO2制成复合型催化剂,使用1 mm厚碱性凝胶聚合物电解质膜,组装成薄膜聚合物电解质铝空气电池。在0.5×10–3 A·cm–2电流密度下恒流放电考察不同阴极催化剂的性能,Mn-La和Mn-Ce型电化学性能均低于Mn-La-Ce型催化剂。随后的实验中,分别测试了薄膜铝空气电池在0.8×10–3和1.1×10–3 A·cm–2电流密度下的放电性能,并在1.1×10–3 A·cm–2电流密度下得到其容量密度为8.91×10–3 Ah·cm–2,能量密度为11.46×10–3 Wh·cm–2,以及功率密度为1.42×10–3 W·cm–2。     

低压铝箔交流腐蚀工艺中的超声波辅助应用

采用国产铝箔,在超声波辅助条件下,对铝箔进行交流腐蚀,研究了超声波辅助腐蚀对腐蚀箔比容和力学性能的影响。结果发现:当腐蚀箔保持率为1.63g/dm2,采用磁力搅拌的腐蚀箔比容只有71.8×10–6F/cm2,而采用超声波辅助腐蚀的腐蚀箔比容为79.4×10–6F/cm2,提高了10.6%,且抗拉强度提高约20%。     

万法级MnO2/C超级电容器的组装及性能研究

采用固相法制备了MnO2,并对其结构进行表征。以所制备的MnO2作为电极活性物质,组装成超级电容器,对其电化学性质进行研究,结果表明,所组装超级电容器的等效串联电阻为1.875m?,功率密度为192W/kg,能量密度为2.306W·h/kg,电容器的充电电容为11671.4F,放电电容为11534.3F,充放电效率为98.8%,经多次循环后电容器性能良好。     

缓蚀剂对提高腐蚀箔比容的影响

采用硫酸-盐酸体系环保型铝电解电容器用阳极箔腐蚀工艺,在扩孔液中分别加入乙酸、丙酸和乙二酸作为缓蚀剂,结合SEM分析对缓蚀剂在腐蚀扩孔中的缓蚀机理进行了探讨,研究了直流电侵蚀时缓蚀剂对腐蚀箔比容的影响。结果表明:缓蚀剂的引入提高了腐蚀箔比容,当乙酸、丙酸和乙二酸三种缓蚀剂的质量浓度ρ增加到0.5g/L时,所制腐蚀箔比容达到最大值,分别为1.10×10~(–6),1.07×10~(–6)和1.12×10~(–6)F/cm~2。乙二酸的缓蚀效果最好,可使腐蚀箔的比容提高25%以上。     

用作超级电容器电极材料的酚醛树脂基活性炭

以酚醛树脂为原料,采用水蒸气活化,制备了炭纤维和泡沫炭粉两种活性炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜和物理自动吸附仪对两种活性炭的形貌与孔结构进行了表征;另外采用循环伏安法和恒流充放电法,对其充放电性能进行了研究。结果表明,在1.0mA电流下充放电,炭纤维和泡沫炭粉的充电比电容分别为176.7和144.4F.g–1,放电效率分别为88.2%和85.1%;随着充放电电流的增大,二者充放电容量减小,放电效率提高。循环伏安测试表明在600mV.min–1扫描速率下炭纤维的电化学窗口大于泡沫炭粉。