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.     

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.     

基于不同棉织物的柔性固态超级电容器的制备与性能研究

以全棉机织布和全棉水刺非织布作为柔性基材,通过化学氧化法制备超级电容器用聚吡咯/棉织物复合电极材料.研究电极材料样品的电学性能,测试结果表明,电极材料样品具有良好的电学性能,在0.1 A/g电流密度下,聚吡咯/棉机织布和聚吡咯/棉非织布电极材料样品的比容量分别为346 F/g和282 F/g.以两种电极材料样品分别与PVAH_3PO_4凝胶电解质组装柔性固态超级电容器,进行电化学性能测试,在电流密度为1 mA cm~(-2)时,基于聚吡咯/棉机织布和聚吡咯/棉非织布电极材料组装的固态超级电容器容量为0.64 F/cm~2(152.2 F/g)和0.44 F/cm~2(115.7 F/g).     

离子液体溶解法制备超级电容碳及其电化学性能研究

文章以高纤维素废纸屑为原料，利用无机离子液体进行选择性表面溶解处理，得到具有润胀特性的胶状前驱体，在不同温度条件下热解制备生物质多孔碳。800℃下生物质多孔碳比表面积为1 276.3 m²/g,电化学测试结果表明，其具有较高的比电容(271 F/g),经过1 000次循环，电容保持率为90.3%。为了进一步提升超级电容器的电化学性能，在1 mol/L H₂SO₄电解液中加入15 g (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O,超级电容器的比电容得到显著提升，电流密度为10 A/g时，比电容为439 F/g,为原电容器(221 F/g)的2倍。研究结果可为生物质多孔碳超级电容器制备提供参考。     

电沉积纳米氧化锰电极材料及其电化学性能研究

在0.1 mol/L MnSO4水溶液中,采用恒电位电沉积法在ITO上制备了具有纳米结构的超级电容器活性电极材料MnO2。对制备产物进行了SEM、XRD和TG分析,用循环伏安法和恒电流充放电法研究了它的电化学性质。结果表明:在0.5 mol/L Na2SO4溶液中,该MnO2电极材料表现出良好的电容性能,当电流密度分别为1 A/g、2 A/g和3 A/g时,比电容分别为266 F/g、202 F/g和186 F/g。该纳米材料是一种潜在的电化学电容器电极材料。     

层状结构α-Ni(OH)_2/膨胀石墨纳米复合材料及其电化学性能

以层状膨胀石墨为模板,采用化学浴沉积法首次制备了α-Ni(OH)2/膨胀石墨(α-Ni(OH)2/EG)层状结构的纳米复合材料,分别利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构.利用热重分析来检测α-Ni(OH)2在复合材料中的负载量.使用循环伏安和恒流充放电测试等表征其电化学性能.结果表明,制备的α-Ni(OH)2/EG纳米复合材料表现出了优异的电化学性能:在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容达到1 180F/g(0.5A/g的电流密度),对应的有效α-Ni(OH)2比电容高达1 920F/g;同时,该复合材料在10A/g的大电流密度下依然能保持较高的比电容(585F/g).优秀的循环稳定性能进一步保证了其成为超级电容器电极材料的合适选择.     

酚醛树脂基活性炭微球的制备及其电化学性能

以苯酚和甲醛为原料,盐酸为催化剂,制备醇溶性酚醛树脂前驱体,探讨炭化温度对炭微球性能的影响,并将炭微球在3 mol/L HNO3溶液中活化后得到活性炭微球。利用红外光谱、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电、循环寿命等对该材料进行表征及电化学性能测试。研究结果表明:炭微球的最佳炭化温度为750℃,在该温度下制备的炭微球具有良好的球形形貌,其结构为部分石墨化的无定形炭;活性炭微球作为电容器电极材料具有良好的电化学性能,在1 mV/s扫描速度下比电容达到247.8 F/g;在0.5 A/g电流密度充放电下扣式超级电容器比电容高达60 F/g,且充放电循环5 000次后比电容几乎没有衰减。     

镍基花状微球的合成及超级电容性能研究

以甲醇为溶剂,乙酸镍为镍源,采用溶剂热法制备了具有分级结构的镍基花状微球.通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和红外光谱对结构和性质进行了表征.利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对产物的超级电容性能进行系统研究.发现用此反应合成的产物在1 mol/L KOH溶液中,电流密度为1 A/g下充放电比电容达到1 698 F/g.同时具有大电流充放电性能,在电流密度为10 A/g时比电容为915 F/g,在5 A/g的电流密度下循环500次后容量仍然能够保持在首次的55%左右.结果表明,该方法制备的镍基花状微球具有良好的超级电容性能.     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

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.     

Development of N-doped carbons from zeolite-templating route as potential electrode materials for symmetric supercapacitors

N-doped carbons were fabricated from zeolite-templated carbon via modification with melamine and mild KOH activation. The N-doping treatment and KOH activation slightly lowered the surface areas of pristine zeolite-templated carbon; nonetheless, N-doped carbons with a lower surface area exhibited much higher capacitance and cycling stability as fabricated into symmetric supercapacitor. Significantly, N-doped carbon obtained at 700℃ showed a capacitance of 45.7 F/g at 0.1 A/g and 42.0 F/g at 10 A/g for the fabricated supercapacitor with 6 M KOH electrolyte, with 92% retention of initial capacitance as current density increased up to 100-fold. This performance was attributed to the dual contribution of electric double-layer capacitance and pseudo-capacitance. The assembled supercapacitor also exhibited excellent cycling stability, with 91% capacitance retention at 10 A/g after 10000 cycles.     

聚苯胺导电水凝胶基柔性应变传感器的制备

以蒙脱土改性聚丙烯酰胺水凝胶为基底,通过苯胺预渗透方法制备聚苯胺浓度梯度分布的聚苯胺/改性蒙脱土/聚丙烯酰胺（PANI/DCM/PAM）导电水凝胶（PDPG）,重点考察力学性能和应变传感性能。结果表明：壳聚糖改性蒙脱土的分散液稳定性明显提高;苯胺预渗透5 s、脱水5 h所得PDPG水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率分别达到194 kPa和685%;改变苯胺预渗透时间可以调控PDPG水凝胶的导电性能和传感性能;当应变为0~400%时,PDPG水凝胶的灵敏度（GF）最高值为7.02。基于PDPG导电水凝胶的柔性应变传感器能够实现对人体全尺度运动的监测,并具有很好的循环稳定性。     

Preparation of three-dimensional graphene foam for high performance supercapacitors

Supercapacitor is a new type of energy-storage device, and has been attracted widely attentions. As a two dimensional (2D) nanomaterials, graphene is considered to be a promising material of supercapacitor because of its excellent properties involving high electrical conductivity and large surface area. In this paper, the large-scale graphene is successfully fabricated via environmental-friendly electrochemical exfoliation of graphite, and then, the three dimensional (3D) graphene foam is prepared by using nickel foam as template and FeCl3/HCl solution as etchant. Compared with the regular 2D graphene paper, the 3D graphene foam electrode shows better electrochemical performance, and exhibits the largest specific capacitance of approximately 128 F/g at the current density of 1 A/g in 6 M KOH electrolyte. It is expected that the 3D graphene foam will have a potential application in the supercapacitors.     

高性能复合固态电解质的制备及固态锂金属电池性能研究

固态锂金属电池相较于传统液态电池,其能量密度更高、安全性更好,具有巨大的应用前景。但聚合物固态电解质离子电导率低、强度低、电化学稳定性差,阻碍了其进一步发展。将丁二腈与聚碳酸丙烯酯通过无溶剂法加以玻璃纤维作为支撑制备了室温下高性能的复合固态电解质。所制备的复合固态电解质在室温下离子电导率达3.06×10^?4 S/cm,锂离子迁移数达0.47,电化学窗口最高达4.3 V;其锂金属对称电池在电流为0.1 mA/cm²的条件下,稳定循环超400 h;磷酸铁锂固态锂金属电池0.5 C循环100次的容量保持率为95.9%,展现出良好的循环稳定性。     

Optoelectronic and electrochemical behaviour of γ-CuI thin films prepared by solid iodination process

A simple and efficient solid iodination method has been proposed for the fabrication of p-type γ-CuI thin films.The structural,morphological,optical,electrical and electrochemical properties have been investigated in order to serve as an effective hole-transporting layer in solid-state solar cells.The fabricated films exhibited p-type conductivity with resistivity of 7.0×10~(-2)Ωcm,the hole concentration of ～1.13×10~(19)cm~(-3)and the mobility of 18.34 cm~(-2)V~(-1)s~(-1).The cyclic voltammetry result shows a maximum specific capacitance of 43 mF/cm~2 at a scan rate of 10 mV/s.The cyclic stability and capacitance retention were found to be 99.7%.These findings demonstrate that γ-CuI film can be a potential candidate for multiple applications,such as a hole transporting material for solid-state solar cells and electrochemical supercapacitor.     

Capacitance, charge dynamics, and electrolyte-surface interactions in functionalized carbide-derived carbon electrodes

This study analyzed the dynamics of ionic liquid electrolyte inside of defunctionalized, hydrogenated, and aminated pores of carbide-derived carbon supercapacitor electrodes. The approach tailors surface functionalities and tunes nanoporous structures to decouple the influence of pore wall composition on capacitance, ionic resistance, and long-term cyclability. Quasi-elastic neutron scattering probes the self-diffusion properties and electrode-ion interactions of electrolyte molecules confined in functionalized pores. Room-temperature ionic liquid interactions in confined pores are strongest when the hydrogen-containing groups are present on the surface. This property translates into higher capacitance and greater ion transport through pores during electrochemical cycling. Unlike hydrogenated pores, aminated pores do not favorably interact with ionic liquid ions and, subsequently, are outperformed by defunctionalized surfaces.     

石墨烯基聚苯胺水凝胶的电化学性能研究

通过两步溶液自组装方法,制备了具有三维多孔网络结构的石墨烯基聚苯胺复合水凝胶(PR-x),并通过SEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS等表征手段对样品的微观形貌和结构组成进行了表征分析.结果表明,聚苯胺均匀地负载于三维多孔石墨烯网络骨架,且能够显著抑制石墨烯的团聚现象.研究了石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极的电化学性能.当聚苯胺质量分数为75％,电流密度为1 A·g-1时,比电容为762.8 F·g-1;当扫描速率从5 mV·s-1增加到50 mV·s-1时,倍率保留率高达77％,经过3000次恒电流充放电后比电容保留率仍高达89.27％.该石墨烯基聚苯胺复合水凝胶电极作为超级电容器表现出优异的放电容量、倍率性能和循环稳定性,具有一定的潜在应用价值.     

丝素蛋白/聚氨酯两性水凝胶的制备及性能研究

采用2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和N-甲基二乙醇胺(MEDA)分别作为阴、阳离子型扩链剂,在聚氨酯(PU)预聚体结构上先后引入两种离子型的亲水基团,再将制得的聚氨酯预聚体与丝素蛋白(SF)水溶液混合交联,得到SF/PU两性水凝胶.通过衰减全反射(ATR)、扫描电子显微镜(SEM)表征其结构、微观形貌及多孔结构.结果表明:制备出的SF/PU两性水凝胶具有明显的孔洞结构,孔径分布在15μm左右.通过测试在不同条件下的吸水溶胀比(SR)和平衡溶胀含水量(EWC),分析了两性水凝胶的溶胀动力学机理.通过万能实验拉力机测试了两性水凝胶的机械性能,当SF/PU比例为65/35时,水凝胶材料的压缩强度达到最大值,为0.577 MPa;当SF/PU为50/50时水凝胶有着最大变形率,为85.8%.     

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%.