聚乙烯醇-氢氧化钾-硫氰酸钾凝胶电解质在超级电容器中的应用研究

制备了一种具有氧化还原活性的聚乙烯醇-氢氧化钾-硫氰酸钾(PVA-KOH-KSCN)凝胶电解质,用于活性炭超级电容器的研究.利用循环伏安法、恒电流充放电、交流阻抗谱等电化学测试方法进行表征.结果表明,KSCN的引入提高了电解质的电导率和电极的电容.在相同电流密度时,以PVA-KOH-KSCN为凝胶电解质的超级电容器电极比电容比以PVA-KOH为凝胶电解质的提高了约73%,达到209.48F/g,此外,超级电容器还表现出良好的循环稳定性.     

电容平面图在交流阻抗数据处理中的应用

用复数电容的概念推导了电化学体系中理想极化电极,电化学极化电极及兼有电化学极化和浓 极化电极的复数电容表达式,根据表达式分析了上述体系的电容平面图,利用ＣＰＰ可以方便地监测体系的电容值,用电子元件或实际电极构成了上述体系的等效电路,测定了交流阻抗谱,得到了ＣＰＰ与理论推导一致。     

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.     

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.     

PPy/Pani复合型导电高分子超级电容器的研究

采用恒电流法在聚吡咯(PPy)和聚苯胺(Pani)的相应单体溶液中制备了PPy和Pani的复合型导电高分子膜电极. 根据循环伏安曲线、充放电曲线和电化学阻抗谱,研究了超级电容器的电容性能. 结果表明, 聚合顺序对复合型导电高分子膜电极的电容性能有很大影响, 以PPy为底层的复合型电极的电容性能远高于其他复合型电极或单层膜电极. 不锈钢/PPy/Pani和不锈钢/PPy/Pani/PPy电极的比电容分别高达196.08 F/g和212.53 F/g.     

熔盐法处理废旧聚丙烯腈纤维制备超级电容器碳材料及性能表征

以废旧纺织品聚丙烯腈为碳源,在氯化锌-氯化钾熔盐体系一步碳化活化制备超级电容器碳材料.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面分析仪等物理测试方法对材料进行结构、形貌和孔隙表征.并利用电化学工作站在三电极体系下对制备的碳材料进行循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)测试.结果表明,通过在空气中200℃稳定化10 h、氯化锌-氯化钾熔盐体系中800℃下炭化2 h制备的活性炭具有较大的比表面积和发达的孔结构,作为超级电容器电极材料展现出优异的电化学性能.在0. 25 A/g电流密度下最大比电容达319 F/g;在电流密度高达10 A/g下,比电容仍保留62. 7%.经过5 000次充放电循环性能测试,容量保持率可达82. 6%.     

氧化锰超级电容器电极材料的电化学性能

采用压片法制备超级电容器电极材料,通过扫描电镜和电化学工作站对MnO电极材料进行形貌和电化学表征.结果表明,在KOH电解液中,MnO电极材料具有良好的循环伏安、充放电以及交流阻抗等电化学特性,且具有较高的循环稳定性和比电容保持率.     

MnO_2/碳纳米管膜柔性复合材料的制备及其电容性能

为了获得比电容大、工作稳定性高的柔性超级电容器,在碳纳米管膜上利用恒电流沉积法在不同沉积时间和沉积电流密度下沉积MnO_2,制备出了MnO_2/碳纳米管膜柔性超级电容器电极材料.分别利用扫描电镜和X线衍射对所得电极材料的形貌和结构进行表征,并通过恒电流充放电测试和交流阻抗谱研究了复合材料的电容性能.结果表明:复合材料的电容性能可以通过调节MnO_2的沉积电流密度和沉积时间来控制;沉积电流密度为1 A/g、沉积时间为20 min条件下制备所得MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容可达356 F/g,是纯碳纳米管膜比电容的7.5倍.此外,MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容经200次充放电循环后维持在初始值的96.6%,显示出良好的循环稳定性,在高性能柔性超级电容器应用方面展现了一定的前景.     

新型碳微球制备和电化学性质研究

以氨水作为催化剂,间苯二酚和甲醛为前驱体制备单分散酚醛(resorcinolformaldehyde,RF)树脂微球和碳微球.采用循环伏安法、电化学交流阻抗和恒电流充放电等方法对由RF树脂得到的碳微球的电化学性能的测试表明,其可以作为超级电容器电极材料.在扫描速率为1mV·s-1时,比电容为175.9F·g-1,电阻为0.5Ω,循环500圈后仍保持94.4%的电容量,具有优异循环寿命.结果表明,由酚醛树脂制备的单分散碳微球作为超级电容器的电极材料具有降低离子运输阻力和提高超级电容器稳定性的功能.     

应用于超级电容器的碳原子线电极的电容性能研究

以新型碳材料--碳原子线为超级电容器电极材料.碳原子线由天然高分子淀粉高温催化热解而得,并通过浓硝酸处理的方法对其进行表面官能化.酸处理后碳原子线电极的电容性能测试采用循环伏安法,恒流充放电法和交流阻抗法.实验结果表明,酸处理后的碳原子线电极显示出较高的电容性能,在5mol/L硫酸水溶液中,在0.2A/g的放电电流密度下,该电极的比电容可达256F/g,同时具有较低的等效串联电阻和较好的循环稳定性.     

不同活化方式制备碳电极材料的电化学性能

以碳化后的中间相沥青为原料,分别采用化学活化和物理-化学联合活化工艺制备了超级电容器用活性炭电极材料,对不同活化方式制备的活性炭电极材料的微晶结构、孔径分布、比电容量、循环伏安和交流阻抗特性进行了比较.实验结果表明:采用物理-化学联合活化工艺制备的活性炭电极材料具有更理想的微晶结构和中孔含量.活性炭电极材料的结构与孔隙分布对电性能有明显影响,采用联合活化方式制备的电极材料具有较高的面积比容量、较好的功率特性及较理想的电容特性.     

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。     

沸石咪唑骨架衍生空心纳米电极材料可控制备及其电化学性能研究

超级电容器是介于可充电电池和传统电容器之间的一种新型储能器件。它具有高功率密度、快速充放电和环境友好等优点。在众多应用于超级电容器的电极材料中,金属有机骨架材料因具有大的比表面积,可灵活调控的组成和结构,是十分理想的电极材料之一,又由于其易于合成、独特的结构和反应特性,也是制备纳米结构电极材料的理想模板之一。以沸石咪唑骨架（zeolitic lmidazolate framework,ZIF）-67为前驱体,采用二水合钼酸钠盐溶液刻蚀的方法成功制备了空心CoMo 层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides, LDH）纳米笼结构,同时还讨论了钼酸钠的用量对最终产物形貌和性能的影响。当用作超级电容器电极材料时,所制备的空心Co₁Mo₅ LDH在1 A/g的时候最多可提供578 F/g的比电容,当电流密度增加到10 A/g时,比电容保持在346 F/g。与活性炭组装成非对称超级电容器后,该储能器件在功率密度750 W/kg时,能量密度最大可达到21.25 W·h/kg。在5 A/g的电流密度下,经过15 000次充放电循环后,仍保持了90%的初始容量。     

Ultrafastly activated needle coke as electrode material for supercapacitors

The uniform porous structure makes activated porous carbons(APCs) superior electrode material.Traditionally,APCs are produced by a combination of time-consuming high-temperature heat treatment and activation,with a production time of up to several hours.The produced APCs have relatively low specific surface area(SSA) and porosity.Therefore,the electrochemical performance is poor,which limits its application in high-power energy storage devices.Here,APCs materials are directly synthesized by a hi...     

C/KOH/Ni（OH）2非对称电容器活化过程电极行为

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为.实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容性能的关键因素,活化过程中Ni3 在电极上积累,在添加剂的共同作用下,活性物质表层组成发生改变,电极的析氧电位升高,导电性改善,容量性质和快速充放电性能提高.     

Room-temperature facile synthesis of MnO2on carbon film via UV-photolysis for supercapacitor

A facile UV-photolysis method has been developed to synthesize birnessite-type MnO_2 nanosheets on carbon film at room temperature for supercapacitor electrode materials. The results clearly demonstrated that the specific capacitance of carbon/MnO_2 composite electrodes was controlled by the adjustable UV-photolysis reaction time in KMnO_4 solution. For the optimized composite electrode obtained after 2 h reaction, a superior specific capacitance of 277 Fg~(-1) was achieved at current density of 0.2 Ag~(-1). This finding suggests that UV-photolysis is a potential method to fabricate MnO_2 on carbon film for supercapacitor.     

钴离子对聚苯胺/活性炭复合材料制备与性能的影响

采用苯胺在活性炭表面原位化学聚合的方法合成了聚苯胺/活性炭(PANI/AC)复合材料。在合成过程中添加钴盐,并研究了钴离子对复合材料结构和电容特性的影响。利用场发射扫描电镜、傅立叶红外光谱仪对其表面微观形态和化学结构进行了对比分析;在6mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学性能的测试。结果表明,添加钴盐改性时聚苯胺在活性炭表面包覆的更均匀,循环伏安结果表明添加钴盐改性时复合材料的电化学活性提高,恒流充放电测试结果显示其电容量从不添加钴盐改性时的387F/g提高到了530F/g,提高了将近38.2%,并且显示出良好的大电流充放特性。     

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%.     

LiODFB-LiPF6基电解液与活性炭电极的相容性研究

在活性炭超级电容器体系中,研究LiODFB与LiPF6组成的复合盐电解液与活性炭电极的相容性规律.研究结果表明:在LiODFB基电解液中加入LiPF6电解质盐能显著提高电解液的电导率;LiODFB-LiPF6复合盐电解液与活性炭电极材料有较好的相容性,但LiPF6浓度过大不利于双电层电容特性的发挥;在电解液中加入少量的LiPF6可有效增加双电层电容量;当LiPF6浓度为0.2 mol/L时,电容器容量达到最大;不添加LiPF6的纯LiODFB盐电解液的容最大,且l 500次循环的容量保持率超过96%.     

铜离子掺杂钒基配位聚合物的制备及其超级电容器性能

通过两步微波和离子交换的方法得到一种直径约为 1.5 μm 的微球形貌铜离子掺杂钒基配位聚合物 (V-Cu-HHTP). 聚合物中部分取代的 Cu$^{2+}$提高了配位聚合物的导电性和结构稳定性, 并提供 V、Cu 的协同效应, 在用于超级电容器电极材料时表现出良好的电化学性能. 在 1 A$\cdot$g$^{-1}$ 的电流密度下, V-Cu-HHTP 表现出 287 F$\cdot$g$^{-1}$ 的比容量, 在 10 A$\cdot$g$^{-1}$ 的大电流密度下循环 3 000 圈后, V-Cu-HHTP 的电容保持率仍有 98.6%, 比相同测试条件下未掺杂的 V-HHTP 电极表现优异 (比容量为 227 F$\cdot$g$^{-1}$, 电容保持率为 94.2%). 选取 V-Cu-HHTP 作为正极, 活性炭 (activated carbon, AC) 作为负极, 组装非对称超级电容器 V-Cu-HHTP//AC, 电压窗口达到 1.6 V. V-Cu-HHTP//AC 在功率密度为 795.0 W$\cdot$Kg$^{-1}$ 时, 最大能量密度为44.1 Wh$\cdot$Kg$^{-1}$, 优于许多钒基超级电容器. 优异的电化学性能归因于: 双金属配位聚合物的设计为体系提供了优异的协同效应, 提高了结构稳定性; Cu 离子掺杂提高了导电性; V-Cu-HHTP 的多孔特征为体系暴露更多活性位点, 提供优异的双电层电容特性.