非对称超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器以其高功率、长周期使用寿命、快速充放电和环保等特点已成为最有前途的储能系统之一.然而,传统超级电容器固有的低能量密度严重限制了它们的广泛应用,使用两种不同的电极材料组装的非对称超级电容器具有工作电压窗宽的明显优点,从而显著提高了能量密度.综述了近年来在非对称超级电容器领域取得的进展,重点是对其电极材料的广泛研...     

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.     

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.     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型的电化学储能元件,以充放电效率高、循环寿命长等优点引起研究者的大量关注,而电极材料是决定超级电容器性能的一个关键性因素。常见的电极材料主要有:碳材料、金属化合物材料和导电聚合物材料三大类。当它们单独作为超级电容器电极材料时,碳材料展现高功率密度和优异的循环稳定性,但其比电容较低;而金属化合物和导电聚合物材料具有高比电容,但由于它们导电性差,致使其循环稳定性和倍率性能较差。因此,超级电容器电极材料的研究关注点是碳材料与其他材料组成复合材料,以制备出兼具高比电容、良好循环稳定性和倍率性能的超级电容器电极材料。     

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.     

NF@Ni3S2超级电容器电极材料的性能研究

采用泡沫镍作为镍源和电流收集体,通过水热法合成了NF@Ni_3S_2复合电极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、比表面积和电化学表征对电极材料进行分析和表征.研究结果表明,合成的NF@Ni_3S_2复合电极展示了较高的电化学性能.独特松树状三维结构具有较高的比表面积,能与电解液充分接触,OH~-离子能够快速进入电极内部,有效地提升电极/电解质界面氧化还原反应和电子传输速度.NF@Ni_3S_2电极材料具有较高的面积比电容,在电流密度为1 A·cm~(-2)时的电容为1 441.90 mF·cm~(-2).     

土茯苓药渣制备超级电容器电极材料研究

中国每年中草药残渣数量巨大,高附加值地利用这部分资源,消除其带来的环境问题至关重要。土茯苓药渣,经硫酸亚铁溶液浸泡后,碳化为含铁碳材料。利用气体吸附仪、X射线表面电子能谱仪、X-光电子衍射仪和拉曼光谱仪进行了材料表征。该材料的比表面积为122.9 m²/g,平均孔径8 nm;材料表面铁含量为13.1 at.%,分别以铁氧化物及硫化物形式存在。以活性物质计,该材料制备的模型超级电容器的比能量可达14.3 Wh/kg,比功率为375 W/kg。该器件在10 000次充放电循环后,容量保持率在83.3%以上。这些结果表明土茯苓药渣在储能炭材料方面具有较好的应用前景。     

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。     

同轴纺线型非对称超级电容器的制备与性能

在现有同轴纺丝的基础上,设计并制备了以碳纳米管为芯结构,海藻酸钠为中间层结构,再以化学气相沉积的方法在海藻酸钠外形成聚吡咯层的一种具有多层结构的复合纤维.通过对纤维结构的表征,确定了各组分之间的关系及其在纤维中的分布情况.复合纤维的拉伸强度和杨氏模量可以分别达到64.8 MPa和2.2GPa,并且断裂伸长率为3.5%.在此基础上引入三轴纺技术,将导电棉线作为碳纳米管的承载体和集流器,制备出线型非对称超级电容器.在电流密度为0.5A/g的条件下,其比电容量可以达到25.1F/g,在2 000次充放电循环后比电容量还能保持在原有的86.2%,有望在大规模集成的智能纺织品上为电子元器件提供能源.     

MnO_2/竹炭超级电容器电极材料的性能

采用机械球磨法将竹炭和MnO2按不同比例复合,得到一系列不同配比的MnO2/竹炭电容器电极复合材料,对其进行扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和热重分析(TG-DSC),并进行循环伏安和电化学充放电测试。结果发现,当MnO2在复合材料中的质量分数为1%时,电极比容量可以达到338 F/g,100次循环后维持在260 F/g,显示很好的电化学性能。     

铁基超级电容器电极材料及器件

自然界中含量丰富的铁具有多种氧化态,因此铁元素存在多种化合物和合金形式.铁基赝电容电极材料通过表面可逆的法拉第氧化还原反应储存电能.由于铁基电极材料表面的强吸附性和高反应活性,铁基超级电容器引起了研究者的广泛兴趣.本文主要介绍了几种被广泛研究的铁基超级电容器电极材料及其器件,并对能够提高超级电容器比容量的铁基胶体离子超级电容器电极材料和铁基氧化还原电解质进行了分析,讨论了铁基超级电容器面临的挑战和亟待解决的问题.通过原位表征技术探究铁基超级电容器的失效机制,发掘其构效关系,有望开发出具有高能量密度和稳定性的铁基超级电容器,同时构建新型能量储存设备.     

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。     

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.     

镍锰氧化物电极材料用于超级电容器的电化学性能研究

目的研究镍锰氧化物电极材料的形貌及相组成对超级电容器电化学性能的影响。方法分别采用模板法、水热法及旋转蒸发方法制备了不同形貌的镍锰氧化物,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)手段对材料的物相、晶体结构以及微观形貌进行表征,采用三电极体系测试其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果循环伏安和电化学性能循环测试结果表明,在0.1 A/g电流密度下,空心球、微米球及纳米颗粒3种不同形貌的镍锰氧化物电极材料的的放电容量分别是90.57,36.4和8.72 F/g。空心球状镍锰氧化物电极材料显示出较优异的电容特性。充放电循环1 000次后,其放电容量保持率为85.28%。结论独特的空心球状结构有利于增强电极材料的电化学性能。     

超级电容器用热裂解炭黑电极材料的电化学性能研究

将废旧轮胎热裂解得到炭黑,采用氢氧化钾(KOH)为活化剂,通过高温活化、浓硝酸(HNO_3)酸化处理成多孔活性炭,制备超级电容器电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氮气吸脱附对材料的微观形貌、晶体结构以及比表面积、孔径分布进行分析,并通过电化学工作站CHI660E对热裂解炭黑电极材料的电化学性能进行测试。结果表明:利用KOH活化以及浓HNO3酸化所制备的电极材料具有较好的电化学性能,其在0.5 A/g的电流密度下的放电比容量达到160 F/g,在20 A/g的电流密度仍然有127 F/g的放电比容量,容量保持率为79%,表现出较好的倍率性能。     

超级电容器电极材料RP/GCNs的制备及性能

以红磷(RP)和石墨相氮化碳纳米片(GCNs)为原料,通过水热法制备了超级电容器电极材料RP/GCNs.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对所得材料进行了表征和电化学性能测试.结果表明:由于RP具有高的电荷存储容量,当RP与GCNs质量比为0.7:1时,得...     

壳聚糖水解技术对超级电容器电极材料性能的影响

壳聚糖是一类具备天然氮元素的海洋生物质,可作为制备超级电容器的前驱体,但溶解性质限制了其反应均匀性。本研究以壳聚糖为原料,利用自主研发的水解法制备壳寡糖均相溶液,作为前驱体制备超级电容器电极材料。实验采用了三电极体系对该电极材料多性能进行表征,包括循环性能、阻抗、元素分析、SEM、TEM、XRD等,探讨了水解工艺对电极材料综合性能的影响,并且与出发原料壳聚糖进行对比。结果表明：壳寡糖电极材料性能有了明显的提升,在电流密度为0.5 A g-1时比电容高达227.5 F g-1,具有优秀的循环稳定性,1000圈循环后比电容仍未有明显下降,且电极的膜阻抗和电荷转移电阻较小,说明该工艺制备的壳寡糖具有很好的超级电容器方面应用前景。     

钴镍基二元超级电容器电极材料的电化学性能

以泡沫镍为集流体,采用压片法,在8MPa压力下制备钴镍基一/二元超级电容器电极材料.通过电化学工作站测试样品的循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学性能.研究结果表明,钴镍基二元超级电容器电极材料的综合电化学性能高于相应的一元电极材料.