超级电容器用钒基纳米电极材料的研究进展

超级电容器因其优越的性能已成为近些年的研究热点.电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键,研究者们对各种超级电容器电极材料进行了广泛的研究.钒元素具有可变价态,使得钒基化合物具有理论比容量高、电化学可逆性良好等优点,是一类极具潜力的超级电容器电极材料.为了提升钒基电极材料的电化学性能,研究者们将其制备为纳米结构,或进一步与其他材料复合制备纳米复合材料.归纳总结了近年来国内外对零维、一维、二维、三维钒基纳米材料作为超级电容器电极材料的研究进展,以期为超级电容器用钒基纳米电极材料的发展提供参考.     

中孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

以中孔硅分子筛SBA-15为模板,蔗糖为炭源,炭化温度为700℃制备中孔炭材料,利用透射电镜(TEM)和N2吸脱附等温线表征该材料的结构与形貌.以中孔炭材料为超级电容器的电极材料,组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试.结果表明:样品孔结构呈二维六角有序分布:该样品的孔体积为1.88 cm3/g,比表面积为1 394m2/g,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;制备的中孔炭作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在500 mA/g的充放电电流密度下,循环10 000次的平均比电容高达95 F/g,比容量波动范围仅为-4%～4%.     

生物炭应用于环境吸附和储能器件的研究进展

生物炭是以废弃生物质为原材料,在无氧或者缺氧条件下热处理得到的固体碳材料。它有着优异的性能和较高的利用价值,可以应用于水污染处理、土壤改良和修复、超级电容器等人类生产生活的各个方面。文章综述了近年来生物炭应用于环境吸附和储能器件的研究进展。     

生物质衍生碳材料在超级电容器中的研究

超级电容器是近年来发展起来的一种新型高效安全储能设备。碳材料作为超级电容器的电极材料,具有良好的导电性、高稳定性及高比表面积,因此其能够广泛的应用于电化学领域。从上世纪80年代以来,随着传统化不可再生能源被人类无节制的攫取及其对生态环境带来的巨大影响,传统的碳材料受到严峻挑战,而生物质作为前驱体,廉价易得,制备的碳材料绿色环保,备受研究者的关注。本文着重综述了生物质衍生碳材料的制备方法及其电容性能的提高与改善的方法。     

复合活化制备高体积比电容多孔炭

能量密度是超级电容器的关键性能指标,而提高多孔炭的体积比电容是提高超级电容器能量密度的关键. 该文介绍制备超级电容器用高体积比电容多孔炭的一种方法.     

香蕉皮基多孔炭泡沫的制备及其电化学性能

多孔炭广泛应用在净化空气、污水处理、化工产物的收集、食品加工、药品生产、催化材料的制备、超级电容器的负极材料、贵金属提取等领域。本文以生物质香蕉皮为原料,采用低温等离子体法制备香蕉皮基泡沫炭,解决了目前在制备中高碱量的弊端,同时为香蕉皮的合理利用提供新思路。结果表明:低温等离子体法活化和传统的KOH活化相比,制备方法简单,制备周期短,不会破坏原材料的结构,而且可以增加原料表面的官能团,使其双电层电容特性更好。经过循环伏安测试可知,低温等离子体制备的香蕉皮基泡沫炭的比电容可达150. 81 F/g。     

生物质基柔性电极材料电导率研究

以蚕茧壳为片基材料,银纳米线为导电介质,采用浸蘸法制备生物质基柔性电极材料.用高精度万用表和荧光显微镜对样品的导电率和微观结构进行表征.结果表明,银纳米线的负载量与柔性电极材料的电导率成正比;薄生物质基电极材料的电导率明显高于厚电极材料;机械弯折会降低柔性电极材料的电导率;正反机械扭曲则有助于提高柔性电极材料的电导率.该生物质基柔性电极材料有望作为超级电容器的柔性电极材料应用于可穿戴电子设备中.     

复合导电剂在超细炭微球超级电容器中的应用研究

导电剂能否在电极材料中形成良好的导电网络是影响超级电容器性能的关键因素之一. 以改进St?ber法合成了高比表面积且具有多级孔结构的超细空心炭微球,以其为电极材料,对比研究了碳纳米管/炭黑复合导电剂与单一导电剂对基于超细空心炭微球超级电容器性能的影响. 研究发现,在0.2 A/g的电流密度下,采用复合导电剂时其比电容为205.7 F/g,远高于单一导电剂时的比电容. 尤其在100 A/g的大电流密度下,采用复合导电剂时的比电容高达104.0 F/g,相比炭黑导电剂提高了275%. 分析表明,纤维状的碳纳米管和炭黑可在本身易团聚的超细空心炭微球中形成点-线协同作用的导电网络,这是提升超级电容器性能的主要原因.      

聚苯胺/介孔炭复合材料的合成与电化学电容性能研究

利用化学聚合法合成聚苯胺/介孔炭复合材料,并将其用作超级电容器电极材料.采用氮气吸附技术和扫描电子显微镜对复合材料的结构进行了表征.在10 wt%硫酸为电解质溶液的三电极体系中,采用循环伏安和恒流充放电技术测试了复合材料的电化学电容性能.与纯的介孔炭电极材料相比,导电聚苯胺的引入使复合电极材料的比电容值显著提高.     

超级电容器电极材料的结构设计

超级电容器由于具有功率密度大和循环寿命长的优势受到了广泛的关注.电极材料是超级电容器的核心部分,是发展高性能超级电容器的关键要素.电极材料的组成、晶体结构、微纳结构形态等对其电化学性能具有重大影响.赝电容电极材料的性能与晶体内部的孔道结构密切相关,具有大孔道的电极材料其比容量明显高于只含有小孔道的电极材料.合理调控电极材料微纳结构形态如设计多孔结构、中空结构有利于增大电极的电化学活性表面,进而获得更多的电荷存储量,是提高储能性能的有效途径之一.将赝电容电极材料与导电基体复合生长可以提高材料整体的电导率,进而提高材料的比容量与倍率性能.通过对超级电容器电极材料结构的合理设计进而实现其储能性能的提高已经成为电化学储能领域的研究热点,对于推动超级电容器的发展具有重要意义.     

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.     

过渡金属材料的电化学储能性能研究

超级电容器是一种电化学能量储存设备,具有功率密度高、充放电速率快、寿命长等优点.依照反应机理,电化学电容可以区分为双电层电容和赝电容.赝电容超级电容器的能量密度高于双电层电容器.过渡金属氧化物和氢氧化物是一类重要的赝电容器电极材料.为了提高赝电容器的性能,大量的研究工作集中在设计具有特殊结构和尺寸的过渡金属氧化物和氢氧化物电极材料方面.作者综述了电极材料的设计、制备以及性能等方面的研究进展,总结了过渡金属的氧化物和氢氧化物在超级电容器方面的研究与应用.     

利用苝二酰亚胺衍生物制备炭电极材料的研究

以苝二酰亚胺衍生物(PDI)、葡萄糖酸内酯(GdL)为原料,利用溶胶凝胶法制得PDI凝胶,经液氮冷冻、低温真空冷冻干燥及炭化处理,获得微-纳米尺度片层炭材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、综合热分析仪以及孔径分析仪等仪器对炭材料结构进行了表征,并且通过循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等电化学手段对其构建的超级电容器...     

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.     

几种果壳类生物质炭的制备和性能

生物质炭作为一种多功能吸附材料正逐步受到人们的广泛关注.本文以花生壳、核桃壳、栗子壳等废弃生物质为原料制备生物质炭,研究了制备生物质炭的主要工艺,进一步对原材料的组成成分,制备的生物质炭的得率、元素分析、微观结构、碘吸附值等性质进行测定.结果表明,三种原材料中固定炭的含量趋势为花生壳〉栗子壳〉核桃壳.挥发分的含量为核桃壳〉花生壳〉栗子壳.比较了300℃、500℃、650℃三种温度下制备的生物质炭的性质,结果显示,随着温度的增加,生物质炭的得率逐渐减少,炭含量逐渐增加,并且炭表面的孔隙越丰富,褶皱越明显.在此基础上比较了炭材料的碘吸附能力,结果表明,碘吸附能力最高的是花生壳,其次是核桃壳、栗子壳.其中花生壳在650℃制备的生物质炭碘吸附值能达到685 mg/g.     

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.     

超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展

与传统电容器相比,超级电容器具有循环性能优异、大倍率充放电特性好、能快速充放电和环境友好等优点,目前在众多领域中都受到了研究者的关注.超级电容器电极材料主要包括3大类,即碳基电极材料、过渡金属氧化物电极材料及导电聚合物电极材料.鉴于超级电容器具有广阔的应用前景,综述了超级电容器过渡金属氧化物电极材料的研究现状,并对其今后可能的发展方向进行探讨.     

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.     

MOFs及MOFs复合材料在超级电容器中的应用

超级电容器(SCs)作为一种新型的储能装置,与传统的可充电电池相比,具有更快的充放电速率、更高的功率密度和更长的循环寿命,受到人们的广泛关注.拥有较大的比表面积、多样的组成结构和高度分散的金属活动中心等优势的金属有机骨架材料(MOFs),逐渐成为高性能电化学储能材料的研究热点.然而,MOFs直接作为SCs电极材料的使用仍面临着导电性差和机械、化学稳定性差的问题.在此,主要阐述MOFs及其复合物在超级电容器材料应用领域的研究进展,讨论MOFs基超级电容器的结构特征及其在电化学储能领域中展现出独特的性质和新颖的功能,说明MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥重要作用.最后,对MOFs基超级电容器实际应用进行分析与展望.     

中科院大连化物所研发石墨烯基柔性化超级电容器

正中科院大连化物所研究员吴忠帅带领二维材料与能源器件研究团队,在柔性化、微型化石墨烯基超级电容器研究方面取得新进展,成功获得了二维噻吩纳米片与石墨烯叠层结构复合薄膜,并应用于高性能、柔性化、微型化超级电容器。相关成果近日发表于《先进材料》。研究团队将甲烷等离子体还原技术和光刻微加工技术相结合,制备出石墨烯基高功率平面微型超级电容器。该