炭气凝胶的制备及在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶法制备炭气凝胶。用XRD、SEM和N2吸附等进行物理性能分析;用交流阻抗谱、恒流充放电等进行电化学性能测试。随着碳化温度的升高,炭气凝胶的结构逐渐向石墨过渡;比表面积先增加、后减小;平均孔径逐渐增大。碳化温度为900℃时,所得炭气凝胶CA-900的结构最接近石墨,比表面积最大,为693.1 m²/g。CA-900用作超级电容器电极材料具有较好的电化学性能,在288.97 W/kg比功率下的比能量为16.76 Wh/kg,以0.1 A/g的电流(0.01～2.85 V)循环2 000次,电容保持率高达90.18%。     

炭气凝胶/石墨烯薄膜在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的能量存储设备,因其高功率密度、快速充放电能力和长的循环寿命而受到广泛关注。为此,主要研究了炭气凝胶/石墨烯薄膜在超级电容器中的应用。首先,利用实验制得炭气凝胶/石墨烯电极片,并将其组装为超级电容器,然后通过具体实验验证超级电容器具有良好的电化学性能。     

炭气凝胶/石墨烯薄膜在超级电容器中的应用

以炭气凝胶(CA)和氧化石墨烯(rGo)为原料，制备得到炭气凝胶/石墨烯薄膜。炭气凝胶的引入，避免了石墨烯片层紧密堆积或团聚，使得材料呈现松散堆叠。将CA/GO-4炭气凝胶/石墨烯薄膜用作柔性超级电容器电极，获得了高循环寿命的柔性超级电容器，在充放电循环10 000次后容量保持率高达90.21%，呈现出了较高的比电容。制备得到的薄膜不仅可满足柔性超级电容器电极材料的要求，石墨烯还兼具集流体的作用，大幅降低了超级电容器的内阻，极大提升了其电化学性能。     

有机凝胶电解质在超级电容器中的应用研究

首次利用凝胶因子1,3:2,4-二(对甲基苄叉)山梨醇(MDBS),将三乙基甲基铵四氟硼酸盐的碳酸丙烯酯溶液制成有机凝胶电解质,测试了它的解缔温度,研究了其电导率与温度的关系,并组装了活性炭电极双电层超级电容器.通过交流阻抗、循环伏安和恒流充放电等手段测试了其电化学性能.结果表明,当凝胶因子质量分数为3%时,有机凝胶解缔温度为92℃.室温下,凝胶电解质电导率为11.24 mS/cm.两种电解质组装的电容器循环伏安曲线非常类似,都具有典型的双电层电容行为.当用有机凝胶作电解质,电极几何面积为4 cm2,工作电压为2 V时,得到的电容器单体电容为10.23 F,电容器单体比能量为19.89 Wh/kg,单电极比电容达到196.56 F/g.     

超级电容器用MoO3/AC复合电极的制备

以七钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]和HAc为原料,制备了超级电容器电极活性材料-MoO3超细粉末.利用SEM、XRD、TG-DTG和IR等方法对样品进行了物理测试.用循环伏安研究了不同配比的MoO3和活性碳组成的MoO3/AC复合电极在不同电解液中的电化学性能.结果表明:当MoO3含量在0.3%～3.0%时,在酸性或碱性的电解液中,电极的电容量增加;在0.5 mol/L H2SO4溶液中,MoO3含量为1.41%时,MoO3/AC复合电极的比电容高达102.68 F/g.     

掺杂PbO_2炭气凝胶复合材料的研制

以间苯二酚(R)、糠醛(F)为原料,六亚甲基四胺(H)为交联剂及催化剂,加入乙酸铅(L),经交联固化、老化、常压干燥和900℃氩气气氛下炭化,得到PbO2掺杂炭气凝胶(CA/PbO2)复合材料。利用透射电镜(TEM)、扫描电境(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔径分析仪对CA/PbO2复合材料进行了结构表征。结果表明CA/PbO2复合材料为纳米球状网链结构,约3 nm的球型PbO2均匀分布在炭气凝胶网络中;PbO2提高了炭气凝胶的比表面积,减小了平均孔径,缩小了孔径分布范围。交流阻抗、循环伏安及恒流充放电实验表明CA/PbO2复合材料具有良好的电化学可逆性和充放电性能。当R与L的摩尔比为100∶1时,CA/PbO2复合材料在1.28 g/mL H2SO4溶液中、1 mV/s扫速下比电容达154.61 F/g。交流阻抗分析表明PbO2能够降低炭气凝胶内阻而减小阻抗。循环寿命测试表明CA/PbO2复合材料稳定性良好,循环1 000次比电容衰减小于5%,具有良好的循环充放电性能,在超级电池用炭材料应用方面有较好的应用前景。     

活性炭纤维毡直接用作超级电容器电极

研究了商品粘胶基活性炭纤维毡直接用作超级电容器的电极,在6 mol/L KOH电解液中的电化学电容性能.活性炭纤维毡的BET比表面积为2 066 m2/g,含氮量为1.48%.高比表面积产生的双电层电容和表面氮原子准电容的作用,使活性炭纤维毡在电流为50 mA/g时的比电容达到194 F/g.由于纤维开放的孔结构和毡电...     

新型MXene材料在超级电容器中的研究进展

MXene是2011年发现的一类新型前过渡族金属碳化物或氮化物二维材料,只有几个原子层的厚度,与石墨烯具有类似的结构。MXene具有丰富的物理性能,如电子、磁性、光学、热学、机械性能等;并且具有大的比表面积和良好的导电性,使之成为超级电容器的理想电极材料。综述了MXene电极材料的合成、表面官能团的作用、复合材料及其在超级电容器中应用等方面的研究进展,展望了MXene材料在超级电容器上的研究前景。     

超级电容器电极材料纳米α-MnO2的制备及性能

用KMnO4和MnSO4水溶液作为原料,用液相沉淀法制备无定形α-MnO2·nH2O.对样品进行比表面积测定(BET)、XRD、SEM等测试.通过循环伏安法和恒流充放电测试研究了样品的电化学行为.合成的无定形α-MnO2·nH2O在0.5mol/L的Na2SO4电解液中,在0～0.9 V(vs.SCE)范围内,电流为10 mA,2 mV/s的扫描速度下的比电容可达126.4 F/g.无定形α-MnO2·nH2O是较好的超级电容器电极材料.     

碳气凝胶在电化学超级电容器中的应用

碳气凝胶具有导电性好、比表面积高和孔径分布可调的特点,被认为是一种理想的超级电容器电极材料。介绍了碳气凝胶材料的制备工艺和流程,从活化改性及与高比电容量材料的复合两个方面,综述了碳气凝胶及其复合材料在电化学超级电容器中的应用研究进展,提出了研究中存在的问题和今后的研究方向。     

超级电容器碳电极材料的制备及性能

以普通煤焦油沥青为前驱体,KOH为活化剂,采用化学活化法,在500~1 000℃下制备了超级电容器用活性炭电极材料,分析了温度对材料微观结构的影响。通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法,分析了不同多孔活性炭在有机电解液中的电化学行为。在500~700℃内,比电容随活化温度的升高而升高,700℃下活化的活性炭的比电容最高;活化温度在700℃以上,活性炭的比电容降低。在700~1 000℃下制备的活性炭,在有机电解液中表现出良好的电化学行为。     

硫酸体系超级电容器碳负极材料的研究

以钛板为集流体,研究了在非对称超级电容器碳负极材料中添加不同石墨导电材料对其性能的影响;结果表明:添加的石墨导电材料降低了等效串联电阻,通过抑制析氢添加剂有效抑制了碳负极H2的析出,使碳电极活性物质的比容量达到130 F/g。     

超级电容器用葛根基活性炭的制备及性能研究

以葛根为原料,通过K2CO3/KOH混合碱活化方法制备了高比表面积电极材料活性炭,采用氮气吸-脱附、X射线衍射光谱法(XRD)、恒流充放电以及循环伏安法考察活性炭样品的表面性质、孔结构以及电化学性能,进一步考察了碱活化浓度、活化温度对活性炭的比表面积、孔结构和电化学性能影响。结果表明:活性炭的最佳碱炭比为3∶1,活化温度为800℃,比表面积最高达2700 m2/g,在6 mol/L的KOH电解液中,超级电容器法拉第比电容为325 F/g,具有很好的电化学性能。     

聚苯胺/碳复合材料在混合型电容器中的应用

采用原位聚合法制备了聚苯胺/活性炭复合材料(PANI/C),复合材料中聚苯胺的质量分数为46.4%.以1 mol/LH2SO4溶液为电解液,Nafion 117质子交换膜为隔膜,分别采用复合材料电极和活性炭电极为正负极组装了混合型电容器,并用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法考察了电容的性能.结果表明,该混合型电容器在0～1.35 V电势范围内电容性能良好.3.0 mA/cm2电流密度下,电容器比容量为83.1 F/g,比活性炭电容器提高82%,电容器的比能量可达21.0 Wh/kg,是活性炭电容器的3倍以上.1 000次充放电循环后,电容器比容量保持在初始比容量的89.1%.     

超级电容器电极材料--MnO2的电化学制备及其性能

在25℃,沉积电位为0.50～0.95V条件下,从0.25mol/L醋酸锰溶液中,在石墨电极上沉积出二氧化锰(MnO2)。用扫描电镜(SEM)对所得样品的表面形貌进行了测试,并用循环伏安技术测试了不同沉积电位下制备的二氧化锰电极在不同电解液中的比电容。通过比较不同电解液中的循环伏安行为,发现二氧化锰电极在2mol/LKCl溶液和2mol/L(NH4)2SO4溶液中的循环伏安特性较好,在0.5V下沉积的二氧化锰性能最好。当扫描速度为5mV/s时,其比电容分别为274.74F/g和309.74F/g,并且在2mol/LKCl溶液中电极具有更好的可逆性。     

活性炭/LiMn_2O_4超级电容器的性能

组装了活性炭(AC)/LiMn2O4(LMO)不对称超级电容器.当m(LMO):m(AC)=0.75:1.00时,AC/LMO超级电容器的比电容最大,电流小于200 mA/g时接近AC/AC超级电容器的2倍.AC/LMO超级电容器的性能受正极极化的限制,考虑到稳定性、循环寿命,应使LMO适当过量[m(LMO):m(AC)=1.10:1.00～1.60:1.00].     

CoAl双氢氧化物作超级电容器的电极材料

采用化学共沉淀法制备了CoAl双氢氧化物[Co0.67Al0.33(CO3)0.165(OH)2·nH2O],经X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(IR)测试表明产物为层状结构,属于六方晶系,粒径分布在60～70nm之间。在6mol/LKOH溶液中和电位范围-0.15～0.6V(vs.Hg/HgO)内,通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试显示了该材料制备的电极具有典型的电容性能,500次循环后电容衰减很小,单电极比容量达到400F/g。     

真空法制备超级电容器碳电极材料

采用真空技术把硫酸电解质溶液引入大比表面积BP2000碳粉的内孔,增加碳材料内比表面积的利用率。采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗实验对真空处理前后的BP2000碳粉进行比较。实验结果表明,真空处理的最佳时间为30 min;真空处理后BP2000碳粉的比容量为260.1 F/g,比未经过真空处理BP2000碳粉提高约200%;组装电容器的比电容为84.01 F/g,增加了85.17%;真空处理后电容器循环充放电1 000次比容量衰减34.9%,真空处理前衰减73.1%。这表明真空法制备碳电极材料具有较好的可逆性和电容特性。