Mn-基超级电容电极材料的研究进展

随着世界经济的快速发展,伴随着化石能源的消耗和严重的环境污染问题出现,积极开发和利用可替代再生清洁能源和能源储存元件显得极为重要.超级电容器,具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、绿色环保等特点被视为最具有潜在实际应用前景的储能装置之一,近年来受到广泛关注.在超级电容器电极材料研究中,由于Mn的氧化态最多,其中大多数Mn-基材料具有特殊的隧道结构,有利于进行氧化还原反应,因此具有非常高的理论电容量,使得Mn-基材料成为极具潜力的储能电极材料.近十年来,人们对Mn-基电极材料进行了深入的研究,并取得突破性的进展.电极的比电容与活性物质的负载质量以及形貌之间存在着及其密切的关系,对Mn-基电极材料的研究集中在物种的结构设计和控制Mn-基物种的形貌来暴露更多的活性位点,在不限制负载质量的情况下,缩小实际电容和理论电容之间的差距.虽然Mn-基材料有诸多优点且最近几年的研究也取得极大的突破,但Mn-基材料本身电导性较差,现有设计的结构还不够优化,结构所暴露的氧化还原活性位点数量不够丰富,其呈现的电化学性能仍远未达到理论容量,亦未能满足实际应用的需要.最近已有关于碳材料复合、形貌及结构改性和合成方法优化等方面对MnO_2-基电容器进行综述的报道,但没有不同Mn-基材料电容器相关的综述报道,本文分别从Mn-基材料的储能机理、晶体结构、改性方法以及不同活性物种MnO_2、MnO、Mn_3O_4、Mn(OH)_2和其他Mn-基材料的优缺点等方面进行综述,并提出进一步改进材料电化学性能的方向.     

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。     

石墨烯三维多孔凝胶在超级电容器中的应用研究

通过液相法制备了石墨烯和纳米碳酸钙复合材料,经过高温煅烧及酸洗得到石墨烯三维凝胶结构。通过扫描电镜图片发现所得到的石墨烯凝胶具有均匀、丰富的孔道结构,比表面积测试表明其比表面积高达513 m~2/g,经过恒流充放电测试发现这种三维多孔石墨烯凝胶具有较好的电容性能。     

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.     

新型多孔聚苯胺在超级电容器电极材料中的应用

通过一个简便的方法,将苯胺单体在含氯化钾(KCl)的盐酸溶液中聚合制备出多孔聚苯胺(polyaniline,PANI).以KC1作为形成多孔聚苯胺的赝模板,既有效地避免了有机溶剂和硬/软模板的使用,又减轻了对环境的污染.由于具有独特的多孔结构和相互交错的纳米棒结构,多孔聚苯胺的比表面积较大,显示出良好的电化学性能.电化...     

构筑高性能的二氧化锰/石墨烯超级电容器

三维泡沫镍(Ni)基石墨烯(graphene)结构具有理想的自支撑特性,但却受制于有限的容量。以三维Ni基graphene为催化基底,通过一步水热法,在三维Ni基graphene骨架上形成二氧化锰/石墨烯/泡沫镍(MnO₂/graphene/Ni)的异质结电极。MnO₂的形貌随着水热反应温度的增加而呈现出纳米花状、纳米花与纳米棒的混合结构以及纳米棒状。通过循环伏安、恒电流充放电等研究方法,发现具有纳米花状与纳米棒状混合结构的MnO₂/graphene/Ni异质结电极,在电流密度为0.1 A·g^-1时达到最大比电容193 F·g^-1,并且在电流密度为1 A·g^-1时,经过1 000次恒电流充放电后,依然保持104%的初始容量,是一种潜在的电化学性能稳定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。     

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。     

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.     

Nanostructured Electrode Materials for Fuel Cells and Supercapacitors

1 Results Owing to its electrochemical stability, catalytic activity and high electrical conductivity, ruthenium-based oxides have been realized in electrochemistry as excellent electrode materials with applications ranging from electrocatalysts for industrial electrolysis to high power energy storage. Recent studies have suggested that RuOx may have an active role in electrocatalysts for fuel cells.We have been engaged in the fundamental and practical study of nanostructured RuO2-based electrodes[1-5]....     

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.     

压电材料中的表面电极

讨论了压电介质表面存在电极时的电学混合边值模型,应用复变函数中解析延拓方法和Reimann-Hilbert等理论,得到在电极作用下产生的应力应变场和电场分布,从而得到混合边值问题的全场解,并研究了压电体存在表面电极时的特性与强度问题。     

沉淀法制备Na_(0.7)MnO_(2.05)及其水基超级电容器性能测试

以Mn(NO_3)_2和NaOH为原料,采用沉淀法合成了用作超级电容器电极材料Na_(0.7)MnO_(2.05).扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明所制备样品呈层状板块形貌.电化学测试结果表明,Na_(0.7)MnO_(2.05)是一种性能比较优良的超级电容器电极材料.在1mol·L~(-1) Na_2SO_4电解质溶液中,0~1V的电压范围内,充放电电流密度为200mA·g~(-1)时,比容量高达201F·g~(-1),库伦效率接近100%.     

二氧化锰作为超级电容器电极材料的研究进展

主要对Mn O2制备超级电容器电极材料的研究进展的回顾。首先对二氧化锰进行简介并总结了二氧化锰的制备方法;接着回顾了二氧化锰在超级电容器中的应用;最后总结了二氧化锰在超级电容器的应用中存在的问题并提出展望。     

石墨烯基气凝胶的制备及其超电容性能研究

采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870 m2·g-1);GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低;GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2 A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8 F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。     

聚合物基有机-无机杂化材料的制备研究

介绍制备聚合物基有机-无机杂化材料的成键方式及制备的主要方法、原理及其特点，包括溶胶．凝胶法、插层复合法、其混法、原位聚合法、纳米微粒原位生成法和微乳液法等，并对有机-无机杂化材料今后的发展作了展望。     

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.     

纳米胶囊的制备方法及其在相变材料中的应用

文章主要概括了纳米胶囊的制备方法及其在相变材料领域的应用,并对纳米胶囊相变材料的发展作了展望。