柔性纤维结构超级电容器研究进展

为了提高电源器件与人体高曲率表面的适配性,电源器件突破平板结构的限制,衍生出了柔性纤维结构。柔性纤维超级电容器具有高功率密度、超长循环寿命和柔性舒适等特点有望成为最具前景的柔性可穿戴电源之一。因此,本文主要介绍了碳材料、过渡金属氧化物以及复合材料三种功能材料对柔性纤维超级电容器结构和性能的影响。每种材料凭借自身独特的性质在柔性纤维超级电容器器件中发挥着重要作用,并助力可穿戴电源器件的发展。     

基于镍材料的柔性固态超级电容器研究进展

柔性固态超级电容器在可穿戴电子设备的储能领域发挥着重要作用,电极作为关键部件,决定了储能器件的性能。镍基材料具有优越的电化学性能,作为电极材料具有广阔的应用前景。根据化学成分将镍基材料分为若干类,重点介绍了镍基/金属以及镍基/非金属材料柔性固态超级电容器的最新进展。简要总结了镍基材料面临的挑战,并对未来的发展进行了展望。     

碳材料在柔性超级电容器中的研究进展

轻便灵活的柔性超级电容器在可穿戴和便携式电子储能装置中有着潜在的应用前景。碳材料因具有优异的柔韧性、良好的导电性和较大的比表面积,通常在柔性超级电容器中发挥着柔性基底和导电活性填料的作用。本文首先综述了双电层、赝电容以及混合型超级电容器的储能机理。其次分别介绍了以碳材料作为柔性基底和导电活性填料的最新研究进展。碳材料作为柔性基底复合赝电容材料时,既可以提供大的比表面积,也可为氧化还原反应提供大量活性位点;而作为其他柔性基底的导电活性填料时,既能够改善赝电容材料稳定性的问题,也为电解质离子提供传输通道。文章最后提出了当下柔性超级电容器电极在力学性能、制备方法和评价标准中面临的相关问题。     

柔性固态非对称超级电容器电极材料的研究进展

综述了柔性固态非对称超级电容器关键元器件和材料的研究现状,重点介绍了柔性固态非对称超级电容器体系的材料选择与性能改善方面的研究进展,其中包括碳材料/过渡金属化合物材料和过渡金属氧化物/过渡金属氧化物材料等。同时还综合分析了选择不同材料体系的柔性固态非对称超级电容器结构与性能,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

柔性固态非对称超级电容器电极材料的研究进展

综述了柔性固态非对称超级电容器关键元器件和材料的研究现状,重点介绍了柔性固态非对称超级电容器体系的材料选择与性能改善方面的研究进展,其中包括碳材料/过渡金属化合物材料和过渡金属氧化物/过渡金属氧化物材料等.同时还综合分析了选择不同材料体系的柔性固态非对称超级电容器结构与性能,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

固态柔性超级电容器构筑及其材料的研究进展

传统的超级电容器因柔性差、安全性低等问题无法满足可穿戴电子产品的需求。基于此,固态柔性超级电容器应运而生,以其独特的柔性、延展性和高安全性等特点引起了众多学者的关注。本文首先简要介绍了固态柔性超级电容器的研究意义,总结了其主要的组成结构,并指出二维叉指超级电容器适用于微型电子器件,一维线型超级电容器具有更好的柔性和适应性。然后重点概述了固态柔性超级电容器用电极材料和电解质材料的研究进展,并对其现存问题进行探讨,指出该领域进一步发展的关键技术是如何提高电极的容量性能和循环稳定性以及电解质材料的力学性能、导电性和电化学稳定窗口。     

CNTs基柔性和可拉伸超级电容器的研究进展

从超级电容器的储能机理和柔性电子的研究出发,综述了基于碳纳米管(CNTs)及其复合材料的柔性和可拉伸超级电容器的研究现状。总结了近年来在开发柔性和可拉伸超级电容器领域中对CNTs直接电极材料,CNTs与过渡金属氧化物或导电聚合物复合电极材料,CNTs与石墨烯复合电极材料研究的进展。     

纤维基柔性超级电容器研究进展

介绍了纤维基柔性超级电容器工作原理;详述了不同类型纤维基柔性超级电容器的构成、性能和特点;并展望了纤维基柔性超级电容器未来的研究方向和趋势。根据组装方式的不同,纤维基超级电容器主要可分为并列型、扭转型、缠绕型、同轴型和轧制型。并列型纤维基超级电容器制备简便,但能量存储性能受到限制,兼容性差;扭转型和缠绕型纤维基超级电容器具有较高电极间离子交换效率,操作简便,耐久性相对较差;同轴型纤维基超级电容器制备过程相对复杂,具有较高的电容性能和结构强度;轧制型纤维基超级电容器制备简便,能够提高组装器件的储能性能,但对于制备材料的要求较高。相比其他类型超级电容器,同轴型纤维基超级电容器具有更高的比容量和电化学性能,与织物的结合能力更加优异,将成为制备柔性储能器件和智能纺织品的主要纤维基超级电容器。     

基于导电聚合物柔性超级电容器电极材料的研究进展

柔性超级电容器具有灵活性高、充放电速度快、功率密度大、绿色环保、安全性高、成本低等优越性能,在可穿戴电子设备领域具有重要的应用价值。纯导电聚合物电极材料的循环稳定性和电化学性能有限,而导电聚合物复合其他导电材料形成的复合电极能改善其循环稳定性和电化学性能。根据近年来不同导电聚合物基柔性超级电容器电极材料的研究进展,介绍了以导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩)基复合材料作为柔性超级电容器电极材料的制备及其性能研究。     

生物质在超级电容器活性炭材料中的研究进展

综述了目前国内外利用,植物类生物质、动物类生物质和其他类生物质制备活性炭材料的研究进展及存在问题,展望了生物质制备活性炭材料的未来发展方向。     

纳米结构硫化钴作为超级电容器电极材料的研究进展

纳米结构硫化物因其独特的物理和化学性质,在超级电容器应用中展现出优良的电化学性能。本文以硫化钴多样的纳米形貌、与石墨烯的复合材料以及在导电基底上的直接生长为主线,综述了近年来国内外关于超级电容器以硫化钴作为电极材料的研究进展。归纳总结了硫化钴纳米结构的制备方法及其提高电化学性能的原理。与石墨烯的复合以及在导电基底上的直接生长则有利于结构稳定和电子传输,进而提高了倍率性能和循环稳定性。最后指出,硫化钴纳米中空结构的设计、修饰,与石墨烯的复合方式,对导电基底的预处理方式和开发纳米结构导电基底以及为商业化设计简单高效、价格低廉的大规模生产路线,将是未来研究的重点。     

木质素基材料在混合型超级电容器电极材料中的研究进展

木质素是一种多酚聚合物,具有丰富的芳香类官能团和含氧官能团,且在碳化后形成的多孔碳材料易于转化为石墨化碳层,从而形成局部高导电区域,是制备超级电容器的优质前体,故将木质素用于混合型超级电容器逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来木质素碳材料在混合型超级电容器电极材料中的应用,重点分析了木质素在其中的作用,将其总结为3类进行介绍,包括木质素/多孔炭（石墨烯、碳纳米管）型、木质素/金属化合物（金属氧化物、硫化物、氢氧化物）型和木质素/导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）型。此外,还介绍了木质素基混合型超级电容器在柔性超级电容器中的应用。最后,总结了木质素基材料应用在混合超级电容器中的优势和挑战。     

金属有机框架衍生的0维材料在超级电容器中的应用

金属-有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)衍生的0维材料,具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调等特点,近年来广泛用于锂离子电池、燃料电池和超级电容器等储能器件中。电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素。MOFs衍生的0维材料在超级电容器中的应用具有广阔的前景。综述了MOFs衍生的0维材料在超级电容器中的研究进展,探讨了目前在该领域中存在的问题,并对其未来的发展前景进行了展望。     

导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料

本文综述了基于导电聚合物的复合材料(导电聚合物/碳材料、导电聚合物/金属氧化物材料、导电聚合物/碳材料l金属氧化物材料)作为电极材料在超级电容器中的应用进展,指出将导电聚合物与碳材料或金属氧化物复合,双电层电容与法拉第准电容结合,有机材料与无机材料结合,是超级电容器电极材料研究的重要发展方向.     

稳定且宽电位窗口的掺铁二氧化锰超级电容器材料

利用简单的液相沉淀法制备出不同掺杂铁含量的二氧化锰超级电容器材料，旨在改善二氧化锰材料的电位窗口及稳定性。通过XRD、SEM和BET对其结构和形貌进行了表征，同时在中性电解液中采用循环伏安曲线（CV）、充放电曲线（PT）、循环性能测试、大电流充放电测试以及交流阻抗测试研究了其电化学性能。结构和形貌表征结果显示Mn/Fe-2.0具有较优的晶体结构和多孔特性，电化学测试结果显示Mn/Fe-2.0在中性电解质中表现出最好的电容性能，比电容可达489F/g，比未掺杂的纯二氧化锰材料提高了22%，同时具备稳定且宽的电位窗口，是超级电容器比较理想的正极材料。     

Hydrazine reduction of LaNiO3 for active materials in supercapacitors

To improve the electric conductivity and overall performance of active materials in pseudocapacitors, we have established a novel hydrazine reduction process to transform perovskite oxides into active materials with the desired electrical conductivity and electrochemical behavior. Taking LaNiO₃ (LNO) produced from chemical solution as the starting material, different durations of hydrazine reduction (e.g. from 3, 6 to 12 hours) leads to a significant increase in specific capacitance, from ~70 F·g^?1 at 1 A·g^?1 (LNO) to ~280 F·g^?1 at 1 A·g^?1 (after 12 hours reduction). The desired electrical conductivity of LNO has been retained, as shown by the overall resistance of less than 0.3 Ω in the aqueous electrolyte. The hydrazined LNO demonstrated the desired stability as electrode, where the porous structure provides better accessibility for electrolytes, which is helpful in enhancing the overall electrochemical behaviors.     

Electrocatalytic performance of Pt supported on polyaniline-poly(styrene sulfonate) hydrogel

A new type of polyaniline-poly (styrene sulfonate ) ( PAn-PSS) hydrogel was fabricated with high concentrations of aniline (An) and PSS via supramolecular self-assembly. Then 30 segments of cyclic voltammograms from −0.2 to 0.8 V were conducted to deposit the Pt particles on the surface of the hydrogel. For comparison, PAn-PSS colloid was synthesized with the ordinary method. The morphology and composition of the PAn-PSS hydrogel–Pt and PAn-PSS colloid–Pt were investigated by the TEM and EDX measurements. Furthermore, the shift of the feature bands in FTIR and UV–vis spectra confirms that the PAn-PSS hydrogel has interactions with Pt. So the Pt particles are dispersed and the electrons are shuttled more freely, which is beneficial for the electrochemical performance. The cyclic voltammograms and chronoamperometric measurements show that Pt supported on the PAn-PSS hydrogel has preferable electrocatalytic performance toward the oxidation of methanol than the one on PAn-PSS colloid. Hence, PAn-PSS hydrogel–Pt can be a promising catalyst for methanol in fuel cells. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

MnO2基超级电容器电极材料

超级电容器作为一种新型的储能装置,具有长寿命、高功率等特点,在诸多领域内有广泛的应用前景。在影响超级电容器性能的所有因素中,电极材料的性能起着决定性的作用。二氧化锰(MnO₂)具有原料易得,价格低廉,来源广泛,环境友好等优点。综述了MnO₂超级电容器电极材料的储能机理,纳米MnO₂的微观结构与电化学特性之间的关系,并从纳米MnO₂的制备及其综合改性角度,综述其合成、掺杂改性、复合方法在MnO₂基电极材料的新进展,指出了MnO₂基超级电容器电极材料的主要研究方向。     

氰酸盐离子液体在石墨烯基超级电容器中的应用

将石墨烯电极与离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷氰酸盐（[C₃mpyr][OCN]）/碳酸丙烯酯（PC）混合电解液组装成超级电容器,采用循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）、恒电流充放电（GCD）等方法研究了其在50、60、70℃环境下的电化学性能。结果表明：该体系在较高温度下的电化学性能优异,70℃下其比容量最高可达295 F·g^-1,能量密度可达118 W·h·kg^-1,且恒电流充放电循环稳定性较好。     

导电聚合物基超级电容器电极材料研究进展

导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。本文介绍了导电聚合物基电极材料的工作原理、优势及不足。在此基础上,介绍了目前为克服该类电极材料性能不足所做的相关研究工作,回顾了该类材料的研究现状。最后提出今后该类材料的研究重点是改善导电聚合物微观形貌、构建三维导电聚合物基电极复合材料及对该类材料制备工艺的优化等方面。