活性炭比表面积对双电层电容特性的影响

用KOH活化活性炭作为电极材料制作双电层电容器,用接触角测定其润湿性,用恒流充放电、循环伏安等方法研究活性炭的电化学性能.结果显示,炭膜浸润时间最短约为90 min,双电层电容器的比电容随比表面积增加而增大.比表面积为1932m2·g-1的炭样在1mol·L-1 的H2SO4电解液(677mA·g-1)中充放电最大比电容为167F·g-1.     

聚合物共混法制备超级电容器用多孔炭材料

以酚醛树脂为前驱体,以聚乙二醇为致孔剂,采用聚合物共混法制备超级电容器用中孔炭电极材料. 采用N2吸附法测试了炭材料的比表面积和孔结构参数. 采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等评价了其在1mol·L-1Et4NBF4/PC有机电解液中的电化学双电层电容性能. 结果表明,酚醛树脂和聚乙二醇等比例共混炭化制备的多孔炭的比表面积为618m2·g-1,中孔率为59.7%,比电容为32F·g-1,大电流性能和循环性能良好.     

石墨烯的制备及其超级电容性能

以鳞片石墨为原料,采用化学氧化还原法制备了高品质的石墨烯.借助X射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、氮气吸附--脱附实验、恒流充放电实验、循环伏安法和交流阻抗谱技术对石墨烯的结构、形貌、表面性能和超级电容性能进行了系统研究.X射线衍射、扫描电镜和透射电镜结果表明,石墨烯整体上呈现无序结构,外观具有蓬松、透明的薄纱状及本征性皱褶,其BET比表面积为14.2m2·g-1,总孔容为0.06cm3·g-1,平均孔径为17.3nm.交流阻抗谱测试结果表明,石墨烯电极具有较小的阻抗,其等效串联电阻为0.16Ω,电荷传递电阻为0.55Ω.恒流充放电和循环伏安测试结果显示:石墨烯电极具有良好的功率特性和循环稳定性,电容特征显著.在2、5、10和20mV·s-1扫描速度下的放电比电容分别为123、113、101和89 F·g-1;即使是50mV·s-1的高扫速,放电比电容仍可达69F·g-1.     

弱结晶二氧化锰超级电容器充放电分析

以等物质的量的高锰酸钾和乙酸锰为原料,采用机械化学法制备出弱结晶型α-MnO2超级电容器电极材料.在1.2V电压内,200mA·g-1电流密度下对对称型超级电容器进行恒流充放电测试.采用XRD法、循环伏安及交流阻抗法对充放电前后电极材料的结构以及电化学性能进行表征,首次采用求斜率法对充放电曲线分析.结果表明:超级电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;在循环过程中,电化学惰性物质Mn3O4生成,循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失;充放电曲线的法拉第电容特征逐渐消失而接近双电层电容理想曲线;超级电容器的比容量、等效串联电阻发生了对应的变化,其最大电极比容量达到416F·g-1,经过近500次循环后,比容量为220F·g-1.     

中等比表面积高容量活性炭电极材料制备和表征

以天然高分子椰壳为原料,采用ZnCl2,预活化和CO2/水蒸气活化的二次活化法制备活性炭.用氮气吸附和傅里叶红外表征活性炭材料的比表面积,孔结构以及表面化学性质.结果显示,所制备的活性炭比表面积和孔径可调,中孔率为16.3%～36.9%.经首步活化的中间炭具有丰富的微孔和表面官能团,并随着第二步活化时间的增加逐渐分解,同时伴随着炭烧失率增加,导致比表面积、孔容和孔径的增大.以制备的活性炭作为电极材料,6 mol·L-1 KOH电解液构成模拟电容器.采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究了其电化学性能.结果显示,含氧官能团增加了活性炭表面的润湿性,并对比电容的增加有较大的贡献;而炭材料的比表面积增加对比电容有负面影响.中等比表面积968 m2·g-1样品的比电容达到278 F·g-1,面积比电容高达29μF·cm-2.     

微波辅助法制备钴酸锌纳米花及其储锂性能

采用微波液相辅助法及退火处理制备了纳米花结构的钴酸锌(ZnCo2O4),并考察了不同退火温度对材料性能的影响。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)法、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试,对所制备材料的晶体结构、形貌以及电化学性能进行了分析。分析结果表明:不同退火温度均能制备出尖晶石结构的ZnCo2O4。随着退火温度的升高,ZnCo2O4纳米花趋于团聚。400℃退火制备的ZnCo2O4纳米花具有较好的电化学性能。在200mA·g-1的电流密度,经过50圈循环后,比容量仍高达673.5mA·h·g-1,对应的库伦效率为97.5%,表现出了良好的循环性能和高充放电比容量。     

微波辅助法制备钴酸锌纳米花及其储锂性能

采用微波液相辅助法及退火处理制备了纳米花结构的钴酸锌(ZnCo2O4),并考察了不同退火温度对材料性能的影响。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)法、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试,对所制备材料的晶体结构、形貌以及电化学性能进行了分析。分析结果表明:不同退火温度均能制备出尖晶石结构的ZnCo2O4。随着退火温度的升高,ZnCo2O4纳米花趋于团聚。400℃退火制备的ZnCo2O4纳米花具有较好的电化学性能。在200mA·g-1的电流密度,经过50圈循环后,比容量仍高达673.5mA·h·g-1,对应的库伦效率为97.5%,表现出了良好的循环性能和高充放电比容量。     

纳米层状二氧化锰的制备及电化学性能研究

以KMnO₄、NaOH和MnCl₂为原料,在室温下采用液相氧化还原法制备了层状二氧化锰电极材料.分别采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和N₂吸附-脱附等方法对材料试样的晶型结构、表观形貌和比表面积等物理性能进行了表征; 采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了材料试样的电化学性能.研究结果表明:所制备的层状二氧化锰为纳米材料,比表面积为89 m·g,在0.5 mol·LLi₂SO₄水系电解液中比电容为96.7 F·g,等效串联电阻为1 Ω,漏电流为0.24 mA,800次循环前后具有良好的循环稳定可逆性.     

生物质炭/聚苯胺复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以栗子壳为碳源,先在800℃炭化制备具有多级结构的新型生物质炭材料(CAC8),然后与苯胺单体通过原位聚合得到生物质炭/聚苯胺(CAC8/PANI)复合材料.用XRD,BET,TG和SEM等对样品进行了表征.结果表明,CAC8具有大的比表面积(1 568.0 m2·g-1)和孔体积(0.94cm3·g-1).在1 mol·L-1 H2SO4电解质溶液中,CAC8比电容为207F·g-1,而CAC8/PANI复合材料比电容高达597F·g-1,并且经过1000次充放电循环后,比电容保留率为80%.     

锂硫电池正极用硫碳复合材料的制备和电化学研究

采用优化合成的高比表面积和多微孔结构的活性炭,通过加热的方法使单质硫升华并沉积到活性炭微孔中,得到锂硫电池正极用硫碳复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和比表面积表征复合材料的结构、表面形貌和比表面特性.循环伏安测试表明,复合材料在2.05V和2.35V时存在两个还原峰,在2.4V时存在一个氧化峰.充放电循环实验表明,单质硫在100mA·g-1的电流密度下首次放电比容量高达1352.5mA·h·g-1,硫的利用率达到了80.9%,循环40周后比容量还保持在800.7mA·h·g-1,表现出良好的循环稳定性.     

非晶MnO2的制备及其电容性能

以KMnO4、H2O2和(NH4)6Mo7O24.4H2O为原料,制备了MnO2-MoO3前驱物,并将其用氨水溶解,得到非晶MnO2。用XRD、TEM及EDAX进行了表征,样品为非晶MnO2。用电极循环伏安研究其电容性能:在1 mol.L-1Na2SO4溶液中,电位窗口为-0.2~0.8 V(vs SEC)范围内,5 mV.s-1的扫描速度下,制备的非晶MnO2比电容为356.72 F.g-1,经过100次循环后,电容量仅下降了5.5%,具有良好的可逆循环性能。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能

通过水热法在160℃条件下成功制备了手风琴状石墨烯/MnO2复合材料.通过场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、BET法以及拉曼光谱对材料进行表征.结果表明,手风琴状二氧化锰与层状石墨烯之间具有十分高效的贴合,这种创新性设计有效地利用了石墨烯的高电导率、大比表面积以及二氧化锰的优秀赝电容行为.电化学测试结果给出在0.2 A·g-1时,样品的比电容高达138 F·g-1,数倍增强于单独的二氧化锰或石墨烯样品.     

物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究

探索了将纳米 Mn O2 电极的电容性质研究作为物理化学综合实验的可行性 .循环伏安和恒电流充放电实验表明 ,纳米 Mn O2 电极具有较为优良的电容性质 ,用 10 m A和 5 0 m A恒流充放电时 ,Mn O2 电极的比电容分别为2 0 3.6 F/ g和 15 0 F/ g;分别连续充放 5 0周和 2 0 0周后 ,容量保持率仍分别为最初的 91.2 %和 90 .5 % .     

纳米K-OMS-5电极材料的制备与电化学性能

在25℃下,以KMnO_4、KOH和MnCl_2为反应物,利用液相氧化还原法制备δ-MnO_2,然后以所制备的δ-MnO_2和KOH为前驱体,在180℃水热下反应2d,合成纳米K-OMS-5(钾-八面体分子筛);分别采用X射线衍射光谱、扫描电镜和热重分析等物理方法对晶体结构、表面形貌及其热稳定性进行表征;用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究其电化学性能.结果表明,纳米K-OMS-5材料在相同的扫描速率或电流密度下比电容的大小关系为K_2SO_4Na_2SO_4Li_2SO_4,且在0.5mol·L-1 K2SO4电解液中的2 000次循环充放电中展现出了良好的循环稳定性,这或许为K-OMS-5材料在电化学电容器中的应用提供了一种有前景.     

Preparation and electrochemical performance of double perovskite La<Subscript>2</Subscript>CoMnO<Subscript>6</Subscript> nanofibers

Through electrospinning, La₂CoMnO₆ nanofibers were prepared from a polyvinylpyrrolidone/lanthanum nitrate–cobalt acetate–manganese acetate (PVP/LCM) precursor and were used as electrode materials. The morphologies and structures of the samples were characterized by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area analysis. The results show that the prepared La₂CoMnO₆ nanofibers are stable, one-dimensional structures formed from interconnected La₂CoMnO₆ nanoparticles with a diamond-like crystal structure. The specific surface area of the fibers is 79.407 m2·g-1. Electrochemical performance tests with a three-electrode system reveal the specific capacitance of the La₂CoMnO₆ nanofibers as 109.7 F·g-1 at a current density of 0.5 A·g-1. After 1000 charge-discharge cycles at a current density of 1 A·g-1, the specific capacitance maintains 90.9% of its initial value, demonstrating a promising performance of the constraint capacitance and good cyclic stability.     

La(Ⅲ)和Co(Ⅱ)复合掺杂非晶态氢氧化镍的电化学性能研究

采用微乳液快速共沉淀法制备出稀土La（Ⅲ）和Co（Ⅱ）复合掺杂非晶态氢氧化镍粉体,采用XRD、SAED和Raman光谱测试分析其结构形态和形貌,将样品合成镍电极材料并组装成MH-Ni电池,研究样品电极的不同掺杂比例对其电化学性能的影响及其相应的电化学效应作用。结果发现,样品材料的微结构无序性强,质子缺陷较多,呈现明显非晶材料结构特征 在80 mA.g-1恒电流充电5h,40 mA.g-1恒电流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,复合掺杂4 wt.%La（Ⅲ）2 wt.%Co（Ⅱ）样品的放电平台为1.273 V,放电容量高达348.43mAh.g-1,电极材料在充放电循环30次,放电比容量衰减率仅为2.86%,循环可逆性较好。     

新型纳米结构二氧化锰的制备及其超级电容性能

以MnSO4和(NH4)2S2O8为主要原料,Fe(NO3)3为添加剂,采用水热法制备了菜花状MnO2。运用XRD,SEM对制备的MnO2进行了形貌和结构分析。通过循环伏安、恒流充放电测试和交流阻抗研究了MnO2的电化学性能。结果表明,实验制备的MnO2为α型菜花状结构,其在6 mol/L的KOH电解液中及0～0.4 V的电位范围内表现出良好的超级电容性能,电流密度为100 mA/g时,其比容量达到176 F/g。     

强耦合非晶态Sb2S3球与碳纳米管中的钠离子和锂离子存储

A facile one-step strategy involving the reaction of antimony chloride with thioacetamide at room temperature is successfully developed for the synthesis of strongly coupled amorphous Sb₂S₃ spheres and carbon nanotubes (CNTs). Benefiting from the unique amorphous structure and its strongly coupled effect with the conductive network of CNTs, this hybrid electrode (Sb₂S₃@CNTs) exhibits remarkable sodium and lithium storage properties with high capacity, good cyclability, and prominent rate capability. For sodium storage, a high capacity of 814 mAh·g?1 at 50 mA·g?1 is delivered by the electrode, and a capacity of 732 mAh·g?1 can still be obtained after 110 cycles. Even up to 2000 mA·g?1, a specific capacity of 584 mAh·g?1 can be achieved. For lithium storage, the electrode exhibits high capacities of 1136 and 704 mAh·g?1 at 100 and 2000 mA·g?1, respectively. Moreover, the cell holds a capacity of 1104 mAh·g?1 under 100 mA·g?1 over 110 cycles. Simple preparation and remarkable electrochemical properties make the Sb₂S₃@CNTs electrode a promising anode for both sodium-ion (SIBs) and lithium-ion batteries (LIBs).     

高性能锂离子电池负极材料一氧化锰/石墨烯复合材料的合成

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯(MnO/rGO)复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下,MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量,且在充放电循环160圈后,其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示,循环225圈后,在2.0 A·g-1的电流密度下,其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析,发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰(p-MnO)更容易出现高价态的锰,可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质,有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用.