镍基电极材料在超级电容器中的制备与应用

Ni因其价格低廉和对环境友好,被视为具有发展潜力的超级电容器电极材料之一;且它与其他电极材料复合可以有效阻止团聚反应的发生,能大大改善材料的电化学性能。近年来Ni的（氢）氧化物与碳材料、聚合物等复合制备新的电极材料已经成为储能领域研究的热点。介绍了Ni的化合物作为电极材料储能的机制以及在复合电极材料中的应用,综述了近年来国内外报道的各类镍基复合电极材料的研究进展,并对其今后的发展趋势进行了展望。     

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.     

Co修饰活性炭作为超级电容器的电极材料

为提高碳电容器的容量,采用Co2 真空浸渍、碱化处理的方法对活性炭电极进行了修饰.采用循环伏安、恒流充放电、寿命试验及漏电流测量等方法对Co修饰后的电极及电容器的性能进行了测试,结果表明,Co修饰后的活性炭电极的比容量比未修饰的活性炭电极提高26.8%,组成电容器后经1000次循环,电容量仍保持在91%以上,且该电容器漏电流较小.     

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.     

一步水热法制备Ni3S2纳米空心球及其在超级电容器中的应用

将四水合醋酸镍和L-半胱氨酸分别作为镍源和硫源,采用一步水热法成功制备出了Ni_3S_2纳米空心球材料.分别利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜等仪器分析材料的形貌、组分和物相结构.结果表明:制备出的Ni_3S_2为尺寸均一的空心球,直径约300 nm,且具有良好的分散性.将制备出的Ni_3S_2压在泡沫镍上制成电极,研究其超级电容器的性能,结果显示:Ni_3S_2纳米空心球具有优良的倍率性能和循环性能,这归因于材料优异的稳定性和特定的空心球状结构,不仅为电极反应提供了丰富的活性位点,还有效缩短了电子以及离子的扩散路径.     

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。     

通过添加水溶性材料提高Ni(OH)_2超级电容器的比电容

采用水热法将聚丙烯酰胺(PAM)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为软性模板合成样品Ni(OH)2-PAM,Ni(OH)2-CTMAB和Ni(OH)2.在PAM和CTMAB的作用下,合成出来的样品有了更多的介孔,并且展现出了较宽的尺寸分布.通过扫描电镜(SEM)可以观察到不同的形貌.Ni(OH)2-PAM和Ni(OH)2-CTMAB基电极在1 A/g的放电密度下的比电容分别是1200 F/g和757 F/g,这大大地高于没加水溶性材料合成的Ni(OH)2样品基的电极的比电容,只有113 F/g.因此,适当的添加一些水溶性材料能够提高电极材料的电化学性能.     

Ni(OH)2/USY分子筛复合材料的制备及其超级电容性能

以USY分子筛为模板,用液相共沉淀方法合成出Ni(OH)2/USY复合材料.用XRD、TEM对Ni(OH)2/USY复合材料的微观结构进行表征分析.结果表明,纳米级高分散、疏松填充的Ni(OH)2材料具有良好的电解质OH-离子电化学可及性和快的扩散速率,循环伏安和恒流充放电测试均表明该材料具有良好的超级电容特性,该材料的单电极比电容高达1 670 F/g.     

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。     

超级电容器复合电极材料研究现状及展望

超级电容器作为一种存贮密度大,功率密度大的能量存贮装置,其性能优于普通电容器和电池,能很好地适用于备用电源系统。电极材料是超级电容器性能的重要影响因素,本文重点介绍了近几年国内外对金属氧化物—碳材料、碳材料—金属氧化物、金属氧化物—金属氧化物、金属氧化物—导电聚合物这四类复合电极材料的研究现状并对今后的发展方向进行了展望。     

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.     

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%.     

高性能Ni-Cu-S电极材料在超级电容器中的应用

使用电导率高的硫化铜作为添加成分,与理论比容量高的硫化镍结合,通过一步氢气泡模板电沉积法在铜箔基底上制备了一种具有三维花状多孔结构的Ni-Cu-S电极材料。该结构提高了材料的比表面积,增加了材料的活性反应位点,从而加快了电荷传输,提高了电极材料的电化学性能。在三电极体系中,Ni-Cu-S电极材料的比电容可达1.57 C/cm²,倍率性能为80.2%。使用Ni-Cu-S电极材料(正极)和活性炭(AC)(负极)制备了不对称超级电容器,在双电极体系中对其进行性能测试,其比电容为0.91 C/cm²,在5.32 mW/cm²的功率密度下具有0.89 mWh/cm²的高能量密度。经过7 000次充放电循环后,电容仍保持初始值的89.7%,显示出了良好的循环稳定性。结果表明Ni-Cu-S是一种高性能超级电容器电极材料。     

芦苇絮基活性炭的制备及其在超级电容器中的应用

以枯黄的芦苇絮为原材料,采用高温炭化、KOH活化方法,制备芦苇絮基活性炭材料.SEM、FTIR和氮气吸脱附测试结果表明,所得芦苇絮基活性炭为中空的管状结构,表面富有氮、氧官能团,且具有微孔、介孔和大孔的多级孔道结构,比表面积达492 m 2 ·g ^-1 .该材料作为超级电容器电极材料,在0.5 A·g ^-1 的电流密度下,比电容高达459 F·g ^-1 ,当电流密度升高到10 A·g ^-1 时,比电容仍为280 F·g ^-1 ,表现出良好的电容特性.     

NaCl限域调控的电极材料及在超级电容器中的应用

NaCl作为一种典型的离子型化合物,溶解或熔融后能展示出较高的离子导电性,在水、甘油等溶剂中溶解度较高,并且廉价易得.凭借这些重要的物理化学特性,NaCl逐渐受到研究人员的青睐.主要综述了近年来NaCl在电极材料调控方面的研究进展,重点介绍了NaCl模板法及熔盐法制备电极材料新技术,详细分析了NaCl对电极材料结构、形貌的调控机制,及辅助冷冻干燥技术、溶胶凝胶技术、单一熔盐法、混合熔盐法相关技术策略的特点和优势.最后,分析了相关技术走向工业化应用所面临的挑战和困难,并对未来的发展进行了展望.     

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.     

水热法制备Co（OH）2及其超电容特性

以硝酸钴为原料、六次甲基四胺（HMT）为沉淀剂水热合成Co（OH）2,研究了六次甲基四胺浓度对生成Co（OH）2的电化学性能的影响,利用循环伏安、恒流放电电化学测试表明,硝酸钴与HMT摩尔比为1：1反应时,得到的Co（OH）：电极在6mol／LKOH溶液中、-0．1～0．5V（vs．SCE）电位范围内,具有较好的超电容性能,单电极比电容达到496F／g．     

镀Ni废水回收Ni（OH）2在Ni电极材料中的应用

将化学沉淀法回收电镀Ni废液得到的Ni(OH)2作为镍氢电池的正极材料,研究电极各组分对电池充放电性能的影响,并将回收的Ni(OH)2与购买的Ni(OH)2进行对比。实验结果表明:较优的Ni电极组分配比为m(Ni(OH)2)∶m(Ni粉)∶m(乙炔黑)∶m(60%的聚四氟乙烯乳液)=80∶12∶7∶1,电解液浓度为5 mol/L的KOH溶液。所制备电极中回收Ni(OH)2的放电比容量为185.04 mA.h/g,高于购买的Ni(OH)2的放电比容量,且在0.1C倍率下循环性能稳定。