超级电容器极化电极材料的研究进展

超级电容器作为储能元件,具有重要的战略意义,与常规的电解电容器相比,明显地提高了比容量、比能量;而与电池相比,虽然比能量较低,但其比功率却是电池的数量级倍数。目前用于制备超级电容在的极化电极材料主要分为碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。简要地介绍了这三类材料的制备、结构、改性、工作原理以及电化学特性,评述了这三类材料的研究进展,这三类材料制作的电容器具有超大功率,长循环寿命等特点,为电动车（EV）以及其他储能器的发展奠定了基础。     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置。简述了不同电极材料的超级电容器的工作原理,综述了近年来超级电容器电极材料的研究进展以及现状,并探讨了其发展方向和研究重点。     

六氟磷酸电解液在超级电容器中的电化学性能研究

采用一种具有潜在应用价值的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作超级电容器的电解液,与活性炭电极组装成模拟超级电容器,与其他两种有机电解液进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的比较.结果显示,1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸酸盐(FMI-PF6)在循环性能、恒流充放电及高电压放电等方面优于甲基三乙基铵六氟磷酸盐(N...     

超级电容器电极材料研究进展

超级电容器因其高功率密度、长循环寿命,兼具传统电容高功率密度和电池高能量密度的优点,引起了人们的极大关注.超级电容器电极材料种类繁多,按储能原理可以分为双电层超级电容器、赝电容超级电容器和电池型超级电容器三类.双电层超级电容器介绍了几类主流的双电层电极材料的研究现状,同时很多研究者将赝电容电极材料和电池型电极材料混为一谈,本文对这两类材料的不同从原理上进行了区分,介绍各自的代表性材料,最后展望了超级电容器电极材料未来发展趋势.     

超级电容器电极材料的最新研究进展

电极材料是决定电容器性能的重要因素,高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点. 单一电极材料在能量密度、功率密度、工作电压、价格等方面均有一定缺陷,已经满足不了高性能超级电容器发展的需要. 复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能,已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势.     

Ni2Co-LDHs作为超级电容器电极材料的电化学性能研究

通过化学共沉淀法制备了不同组分镍钴层状双氢氧化物(Ni_xCo_y-LDHs),并通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试手段进一步研究了Ni₂Co-LDHs材料的物相结构、表面形貌和电化学性能,探究电荷储存机理及计算扩散系数.结果表明：当镍钴物质的量之比为2∶1时,其组分Ni₂Co-LDHs与其他2个组分(NiCo_0.2-LDHs和NiCo-LDHs)相比,比容量最大;纳米片状形貌的Ni₂Co-LDHs作为超级电容器电极材料表现出极好的电化学性能,其比容量最大值为2 037 F/g,较小的阻抗(0.21Ω/cm²)和良好的循环稳定性,经过近4 000周循环,比容量衰减约10%;Ni₂Co-LDHs电极的还原反应过程为扩散控制电荷储存,扩散系数D为8.0×10^-11 cm²/s,其氧化反应过程为混合储存机理,扩散系数D为4.2×10...     

FeOOH/碳布柔性薄膜电极的制备及其超级电容器性能研究

运用简便易操作的水解法合成了一系列的FeOOH/碳布柔性电极,通过改变水解温度调节FeOOH的纳米结构,采用X-射线粉末衍射、扫描电镜、X-射线光电子能谱等技术对得到的柔性电极进行了表征,将所得材料用作超级电容器负极,研究了其电化学性能.在80℃水解条件下得到的FeOOH/碳布电极的放电比容量高达240F·g~(-1),循环2 000周后容量保持率高达78%.研究表明,FeOOH/碳布柔性薄膜电极的制备方法简单、原材料廉价易得、电化学性能良好,具有广泛的应用前景.     

超级电容器电极材料研究型化学实验的教学探讨

文章结合超级电容器电极材料研究型化学实验,采取实验结合理论的方式介绍Ni(OH)2电极材料的制备方法设计、结构表征及电化学性能测试,使学生更加直观地了解前沿热点超级电容器电极材料的研究方法,激发学生对研究型化学实验的探究兴趣,培养学生的创新能力。     

超级电容器的储能机理与关键材料研究进展

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方面具有广阔的应用前景.电板材料和电解液是决定超级电容器性能的根本因素,本文对超级电容器储能机理,以及起级电容器关键材料研究进展进行了综述.     

纳米叶状聚苯胺超级电容器

纳米导电聚苯胺(PANI),作为超级电容器的电极材料,有着广阔的应用前景.采用三电极体系下的恒定电流法,通过多步电化学聚合获得以导电玻璃(ITO)为基底的纳米结构导电聚苯胺薄膜.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜进行形貌表征.由于电极材料的纳米结构,材料的比电容在电流密度为1 A/g及10 A/g下分别为829 F/g及667 F/g.以20 A/g的电流密度对电极进行500次的恒定电流充放电测试,电极的比电容下降为95.1%,显示了较好的循环稳定性.     

酚醛树脂基活性炭微球的制备及其电化学性能

以苯酚和甲醛为原料,盐酸为催化剂,制备醇溶性酚醛树脂前驱体,探讨炭化温度对炭微球性能的影响,并将炭微球在3 mol/L HNO3溶液中活化后得到活性炭微球。利用红外光谱、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电、循环寿命等对该材料进行表征及电化学性能测试。研究结果表明:炭微球的最佳炭化温度为750℃,在该温度下制备的炭微球具有良好的球形形貌,其结构为部分石墨化的无定形炭;活性炭微球作为电容器电极材料具有良好的电化学性能,在1 mV/s扫描速度下比电容达到247.8 F/g;在0.5 A/g电流密度充放电下扣式超级电容器比电容高达60 F/g,且充放电循环5 000次后比电容几乎没有衰减。     

聚丙烯纤维膜为基底的聚吡咯合成及其电容性能研究

通过对吡咯蒸汽的化学氧化,在聚丙烯纤维表面原位生成了聚吡咯及其与氧化镍的复合物.用XRD、SEM对样品进行了结构表征,用四探针法测试了样品的电导率.用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗法研究了复合材料的电化学电容性能.结果表明:复合膜的形貌、电导率和其用作电容的性能受到反应条件、聚吡咯及其复合物含量的影响;掺入氧化物有利于改善电容器的充放电性能.     

纳米棒状锰氧化物的制备及其电化学电容性能

以水热法一步合成纳米棒状锰氧化物,考察热处理对锰氧化物结构和性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的锰氧化物的形貌和结构进行表征,采用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗谱测定锰氧化物纳米棒作为电极材料的电化学性质.结果表明:制备的锰氧化物为隐钾锰矿型二氧化锰和单斜晶系的羟基氧化锰,具有纳米棒状结构,棒的长度1～2μm、直径100nm左右,表面均匀光滑;该锰氧化物做电化学电容器电极材料,具有较好的电化学电容性能,400℃热处理后,最高比电容为142F/g.     

Electrochemical reduction of graphene oxide films: Preparation, characterization and their electrochemical properties

Graphene oxide (GO) film was electrochemically reduced by a cyclic voltammetry technique in 6 mol L-1 KOH aqueous solution.Electrochemically reduced graphene oxide (ER-GO) film was characterized by X-ray diffraction,X-ray photoelectron spectroscopy,atomic force microscopy,and Raman spectroscopy.The oxygen content (with the O/C atomic ratio of 1.29%) was significantly decreased after electrochemical reduction.The ER-GO film exhibited a specific capacitance of 152 F g-1 at the current density of 5 A g-1 and a good rate capability.Furthermore,the ER-GO film showed an excellent cycling ability.The capacitance retention remained 99% after 3000 cycles at the current density of 10 A g-1.     

Ag2O超级电容器的研究

用固相合成法制备Ag2O作为超级电容器材料,通过循环伏安与恒流充放电等测试手段对Ag2O电极及与作为负极的活性炭电极组成的电容进行分析.结果表明,在7mol·L-1KOH电解液中,Ag2O电极在0.15～0.35V(相对于Hg/HgO)的电压范围内表现出了法拉第电容特性.在不同电流密度下,电极比容量达427.3～554.9F·g-1,Ag2O/活性炭单体电容器比电容为42.5～61.65F·g-1.同时还对正极中Ag2O的含量及导电剂对Ag2O/活性炭单体电容器性能的影响进行了研究.     

不对称电化学电容器的大电流充放电性能

采用Ni(OH)2和比表面积为1114 m2/g的活性炭分别作正、负电极材料,不对称电化学电容器(67 mm×20 mm×170 mm)在0.24 A/s的放电速率下,电容量达14000 F,6000次反复充放电的容量衰减为9.4%,72 h后的自放电为17%。分析表明:高比表面积活性炭的表面化学性质、杂质含量以及测试温度都将影响不对称电化学电容器的容量稳定性。     

炭凝胶的制备及其电化学电容性能

采用新型聚合物混合法,在合成炭前驱体聚合物的单体溶液中混入热不稳定的聚乙二醇,制得了比表面积达710m2/g,平均孔径为2.8nm的新型中孔炭干凝胶PEG-RF炭.X射线衍射、热重分析及N2等温吸脱附测试结果表明,炭前驱体的微相分离结构和热稳定性较差的聚乙二醇的存在导致了炭干凝胶中孔特征孔隙结构的形成.在30％H2SO溶液中,对PEG-RF炭和比表面积迭1720 m2/g的微孔T82型活性炭的电化学电容性能进行了对比研究。研究结果表明:当放电比电流为0.2A/g时,PEG-RF炭和T82型活性炭的比容量分别为36F/g和48F/g;当放电比电流增至1A/g时,PEG-RF炭和T82型的比容量分别为105F/g和94F/g;PEG-RF炭具有比T82型活性发更优异的电化学电容性能,两者孔隙结构的差异导致了炭凝胶电化学电容性能的差异.     

Nanostructured Electrode Materials for Fuel Cells and Supercapacitors

1 Results Owing to its electrochemical stability, catalytic activity and high electrical conductivity, ruthenium-based oxides have been realized in electrochemistry as excellent electrode materials with applications ranging from electrocatalysts for industrial electrolysis to high power energy storage. Recent studies have suggested that RuOx may have an active role in electrocatalysts for fuel cells.We have been engaged in the fundamental and practical study of nanostructured RuO2-based electrodes[1-5]....     

MOF基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

金属有机框架材料(MOFs)由于其具有较高的比表面积,可调节的孔隙结构,以及结构、功能多样性,使其作为前驱体在电化学等方面具有广阔的应用前景.采用水热法合成了金属有机框架材料[Zn₃(bpdc)₃(bpy)]·2DMF·4H₂O](ZBB),并以此为前驱体,通过炭化-活化法制备了多孔炭ZBBC-T-A,研究了不同炭化温度,不同的炭碱比对多孔炭微观结构及电化学性能的影响.结果表明:多孔炭ZBBC-800-1∶3是以微、介孔为主,且最大比表面积达2 294.6 m² ·g^-1;以6 mol·L^-1 KOH为电解液,在电流密度为1 A·g^-1时,其比电容为304.8 F·g^-1;电流密度从1 A·g^-1增加到10 A·g^-1时,电容损失率为21.26%;在1 A·g^-1的电流密度下,经过5 000次循环后,电容保持率为95.85%.其能量密度为8.06 Wh·kg^-1.