基于超级电容的B/KNO3激光点火数值模拟

为了研究B/KNO₃（硼/硝酸钾）药剂基于超级电容驱动的激光点火规律,建立了从超级电容驱动激光二极管到激光辐照加热药剂全过程的激光点火时域模型,分析了放电电压和超级电容容值及等效电阻对激光点火延时的影响,基本揭示了基于超级电容的B/KNO₃激光点火特性和规律.仿真结果表明,随超级电容放电电压、容值的增加及超级电容等效电阻的减小,激光输出功率与能量均显著增加,激光点火延迟时间缩短,点火能量显著下降.仿真结果可为基于超级电容的激光快速点火设计提供依据及技术支撑.     

酚醛树脂基微孔炭的制备及双电层电容特性

以热固性酚醛树脂为原料,采用CO2物理活化法制备双电层电容器,用高比表面积活性炭.由氮气吸附法测定活性炭的比表面积和孔结构,采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察其在3000/KOH水溶液中的电容特性.结果表明,随着活化时间的延长,所得活性炭收率下降,比表面积、总孔孔容和质量比电容则不断增加;具有高比表面积和宽孔径分布的试样APF957质量比电容值最高,电流密度由50 mA/g提高到1000 mA/g时,其放电比电容由211.6 F/g降低到196.5 F/g,容量保持率达到9300/,显示出良好的功率特性.     

碱炭比对活性炭孔结构及电容特性的影响

以酚醛树脂为原料、KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭．考察KOH与酚醛树脂炭的质量比对所制得的活}生炭的吸附性能、孔径分布和比电容的影响．实验结果表明,随着碱炭比的增大,所得活性炭的BET比表面积、总孔容积和中孔容积不断增大,碘吸附值和亚甲基蓝吸附值也不断增大,比电容则先增大后减小并在碱炭比为4时达到最大值74．2F／g．以这种高比表面积活性炭组装成的电容器具有良好的充放电性能和循环性能,既能在大电流下快速充放电也能在小电流下缓慢充放电。     

分级多孔纳米炭纤维的结构及电容性能

以酚醛树脂为碳源、PVP为纺丝助剂、纳米MgO颗粒为模板剂,通过静电纺丝法制得酚醛树脂基纳米炭纤维,经过炭化、KOH活化、酸洗后得到分级多孔纳米炭纤维,利用SEM、XRD、XPS、拉曼光谱仪及氮气吸脱附实验,对所制多孔纳米炭纤维的结构和形貌进行表征,并将其作为模拟电容器的电极,利用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗方法测试了材料的电化学性能。结果表明,KOH活化引入了数量可观的微孔,所得纳米炭纤维表现出明显的"微孔-中孔-大孔"分级孔分布的特点,其比表面积达到1058.4m~2/g,总孔容为1.64cm~3/g。电化学测试结果表明,所制分级多孔纳米炭纤维在6mol/L KOH电解液中显示出优异的电容性能,在0.2A/g的电流密度下,其放电比容量达到198F/g,在20A/g电流密度下,电容保持率达到65%。     

氢氧化钾活化法制备淀粉活性炭电极材料

以KOH为活化剂、氧化交联淀粉为原料制备了超级电容器用电极材料.最佳工艺条件是:活化温度850℃,活化保温1.5 h,碱炭质量比为2∶1.在该条件下制备的淀粉活性炭具有较高的比表面积(1 493.9 m2/g)和高比容量(218 F/g).通过氮吸附表征其孔结构.以其作为电极材料组装在模拟超级电容器中进行充放电性能和循环伏安法测试,在300 mg/g KOH水系电解质溶液、较高电流密度下,最佳制备工艺条件下所制备的活性炭表现出较好的电容特性.     

高效率超级电容充电系统设计

超级电容器是具有超大容量和高储能密度的新型储能元件,具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快等蓄电池无法比拟的优点。本文结合超级电容的充放电特性,设计了低内阻高效率的超级电容充电电路,有效地提高了超级电容的充电效率。     

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。     

凝胶聚合物电解质MnO2/AC电容器的研究

采用液相氧化法制备了MnO2超级电容器电极材料,以MnO2为正极材料,活性炭(AC)为负极材料,丙烯腈作聚合物单体,碳酸二甲酯(DMC)与碳酸乙烯酯(EC)的混和液作增塑剂,高氯酸锂为支持电解质,采用内聚合法制备PAN基凝胶聚合物电解质MnO2/AC混合电容器.通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试方法对混合电容器的电化学性能进行了测试.结果表明:混合电容器的工作电压为2.5 V,比容量为27.3 F/g(i=0.5 mA/cm2),比同电解质体系的AC/AC电容器提高约48.21%.     

由碳还原KMnO4制备氧化锰/碳超级电容材料

以碳粉为还原剂，在酸性条件下与KMnO₄反应制备了粉末状氧化锰/碳复合材料，研究了碳还原剂种类（活性炭、石墨化中间相碳微球和膨胀石墨）以及镍、钴、铒离子对制备的氧化锰/碳粉末结构及电化学性能的影响。采用X-衍射技术和扫描电子显微镜（SEM）分析了氧化锰/碳的结晶结构及表面形态。结果表明，活性炭具有较强的还原能力，氧化锰/碳材料具有良好的电化学电容行为，其中以活性炭为还原剂制备的氧化锰/碳具有较高的电容量，质量比容量达117F/g，掺杂镍、钴后质量比容量达到185F/g。     

Hydrothermal synthesized porous Co(OH)2 nanoflake film for supercapacitor application

Porous Co(OH)2 film directly grown on nickel foam is prepared by a facile hydrothermal method.The as-prepared Co(OH)2 film possesses a structure consisting of randomly porous nanoflakes with thicknesses of 20-30 nm.The capacitive behavior of the Co(OH)2 film is investigated by cyclic voltammograms and galvanostatic charge-discharge tests in 2 mol/L KOH.The porous Co(OH)2 film exhibits a high discharge capacitance of 935 F g-1 at a current density of 2 A g-1 and excellent rate capability.The specific capacitance keeps a capacitance of 589 F g-1 when the current density increases to 40 A g-1.The specific capacitance of 82.6% is maintained after 1500 cycles at 2 A g-1.     

MnO2/碳球复合材料的制备及其电化学性能的研究

利用碳球为还原剂,在中性KMnO₄溶液中制备出MnO₂/碳球复合材料,并对其结构和电化学性能进行了研究。结果显示,随着碳球含量的增加,MnO₂/碳球复合材料的循环稳定性提高,但比电容量降低;当碳球质量分数为35%时,MnO₂/碳球复合材料的比电容量在50mA/g的电流密度下达到181F/g。分别采用KOH活化和混酸氧化的碳球为还原剂,可以有效地提高MnO₂/碳球复合材料的比电容量和循环稳定性,相应复合材料的比电容量分别达到192F/g和218F/g,而且经过500次的充放电测试,仍然保持为184F/g和192F/g。     

Carbon nanotube and conducting polymer composites for supercapacitors

Composites of carbon nanotubes and conducting polymers can be prepared via chemical synthesis, electrochemical deposition on preformed carbon nanotube electrodes, or by electrochemical co-deposition. The composites combine the large pseudocapacitance of the conducting polymers with the fast charging/discharging double-layer capacitance and excellent mechanical properties of the carbon nanotubes. The electrochemically co-deposited composites are the most homogeneous and show an unusual interaction between the polymer and nanotubes, giving rise to a strengthened electron delocalisation and conjugation along the polymer chains. As a result they exhibit excellent electrochemical charge storage properties and fast charge/discharge switching, making them promising electrode materials for high Dower suDercapacitors.     

Development of N-doped carbons from zeolite-templating route as potential electrode materials for symmetric supercapacitors

N-doped carbons were fabricated from zeolite-templated carbon via modification with melamine and mild KOH activation. The N-doping treatment and KOH activation slightly lowered the surface areas of pristine zeolite-templated carbon; nonetheless, N-doped carbons with a lower surface area exhibited much higher capacitance and cycling stability as fabricated into symmetric supercapacitor. Significantly, N-doped carbon obtained at 700℃ showed a capacitance of 45.7 F/g at 0.1 A/g and 42.0 F/g at 10 A/g for the fabricated supercapacitor with 6 M KOH electrolyte, with 92% retention of initial capacitance as current density increased up to 100-fold. This performance was attributed to the dual contribution of electric double-layer capacitance and pseudo-capacitance. The assembled supercapacitor also exhibited excellent cycling stability, with 91% capacitance retention at 10 A/g after 10000 cycles.     

嵌入式静态随机存储器的低功耗设计

介绍了多种最新的嵌入式静态随机存储器低功耗设计技术。存储器的总功耗为动态功耗和静态功耗之和。动态功耗又分读周期功耗和写周期功耗。减少动态功耗的主要技术：（1）降低开关电容。（2）降低充放电电压摆幅等。减少静态功耗的主要技术是降低衬底电流和栅电流等。对多种低功耗技术做了分析和总结,并提出了改进意见。     

Sodium-ion capacitors with superior energy-power performance by using carbon-based materials in both electrodes

Na-ion capacitors(NICs) are promising energy storage devices in virtue of their merits in combining the high energy densities of secondary batteries and the high power densities of supercapacitors.However,it is still very challenging to achieve a balanced energy-power performance in NIC device due to the kinetic imbalance between the battery-type anode and the capacitive-type cathode.In this work,an NIC device based on carbon materials for both anode and cathode has been reported.As-prepared(polyimide/graphene oxide)-derived carbon(PIGC) anode material shows excellent rate capability,which can deliver a specific capacity of 110 mAh g~(-1) at high current densities of 5 A g~(-1).In addition,the N,B co-doped expanded reduced graphite oxide(NBEG)cathode demonstrates a high specific capacitance of 328 F g~(-1).Due to the improved rate capability of PIGC anode and specific capacitance of NBEG cathode,the imbalance on the energy and power densities between anode and cathode is well addressed.As-assembled PIGC//NBEG device can deliver an energy density of 55 W h kg~(-1) even at a high power density of 9500 W kg~(-1).The energy-power properties of PIGC//NBEG are superior to many state-of-the-art NIC devices that using carbon or non-carbon based electrodes.This work offers not only a promising device configuration with superior energy-power properties,but also a guidance for the design strategies on electrode materials for high-throughput energy storage systems.     

表面含氧官能团对活性炭电化学性能的影响

采用浓硝酸对椰壳活性炭和各壳活性炭进行液相氧化改性后，制成了以KOH为电解液的超级电容器的炭电极，研究表面含氧官能团在碱性电解液中对电容器电极的电化学性能的影响．运用低温N2吸附、XPS和FTIR表征活性炭孔结构和表面性质．研究结果表明，氧化后活性炭的比表面积和孔容降低，表面含氧量增大．且经硝酸氧化后炭表面的含氧官能团含量发生了变化，即在内酯基的含量减少的同时，羟基、羰基和菝基的含量增加，其中羟基含量的增幅最大．在50mA／g电流密度下经过100次充放电循环，氧化后的椰壳活性炭和杏壳活性炭质量比电容分别达到193 F/g和150F／g，均比氧化前提高了30％以上．由XPS的分析结果判断，羟基对电极比电容提高的贡献最大．同时，在大电流充放电时，氧化后炭电极的比电容的衰减率明显低于氧化前．     

泡沫镍上原位生长CoMn2O4多级空心纳米球作为超级电容器电极材料的电化学性能研究

采用水热法结合空气气氛中的热处理过程,在泡沫镍（NF）表面生长了锰酸钴（CoMn₂O₄）多级空心纳米球,通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等测试手段对纳米球进行了表征.在三电极电化学测量系统中,0.1Co²⁺-250电极材料在5 mA·cm^-2时的面积比电容高达6 184 mF·cm^-2.以0.1Co²⁺-250为正极,商用活性炭（AC）为负极组装而成的混合超级电容器,在1.6 mW·cm^-2时的最大能量密度为0.112 mWh·cm^-2.即使在功率密度为16 mW·cm^-2时,能量密度仍达到0.064 mWh·cm^-2.在2 mA·cm^-2的电流密度下,经过10 000次充放电循环后,电容保持了初始值的93%.因其优越的电化学性能和低成本的便捷合成方法,CoMn₂O₄多级空心纳米球作为电极材料具有重要的应用前景.     

柔性共面超级电容器电极印制及性能

 柔性全固态超级电容器作为便携式、可穿戴电子的储备电源备受青睐。利用印刷电子大面积、柔性化的独特优势可大大简化柔性电极的制作工艺,以活性炭为活性材料配制油墨,并结合导电银浆,采用丝网印刷方式套印制作了柔性超级电容器电极,并将PVA-H₂SO₄凝胶作为电解质涂覆在活性电极上组装成柔性共面超级电容器,测试其电化学性能。结果表明,丝印柔性超级电容器电极可成功应用于柔性共面超级电容器。当采用PVA-H₂SO₄凝胶作为电解质时工作电压可达0.8 V。当充放电电流为0.2 mA时,柔性共面超级电容器的面积比电容达到18 mF·cm^-2。     

活性炭电极材料的有效电阻和放电电压随时间变化规律研究

论述了测试活性炭超级电容器材料充放电性能的方法步骤和测试结果,在此基础上,用微分方程非线性响应理论,研究材料放电电压随时间的变化规律,并得到材料的有效电阻和电容的数值以及放电电压随放电时间变化的解析式.结果表明:电容器不是线性元件,而是非线性元件;活性炭超级电容器材料放电电压随时间的变化并不遵从简单的负指数规律,而是非线性变化;用微分方程非线性响应理论得到的结果与实验测试结果符合较好.     

阻容型分压器在脉冲电容器放电特性研究中的应用

该文设计了一种包括脉冲电阻分压器和高压云母电容器的阻容型分压器，用于脉冲电容器放电特性的实验研究。在脉冲电容器充电过程中，高压云母电容器承受高电压；在脉冲电容器放电过程中，脉冲电容器的瞬变电压在脉冲电阻分压器上产生输出电压。通过合理设计阻容分压器的电容、电阻值，可以准确测量脉冲电容器的充电电压和放电波形。该文用阻容型分压器分析了一种脉冲电容器的放电特性。