一种具有高面积比电容的含CoP/Co_(3)O_(4)一体化碳膜电极的制备

针对粉末状多孔材料制备成电极时因添加剂的加入而削弱其面积比电容的问题,利用聚离子液体(poly(ionic liquid)s,PILs)的分子可设计性,制备了含有N和P元素的PILs膜。在PILs膜中,以生长Co-MOF的方式引入Co元素,然后进行碳化处理可得到一体化、含有CoP和Co_(3)O_(4)的多孔碳膜。该碳膜的一体化结构避免了导电剂和黏合剂的加入,显著提升了单位面积的活性物质负载量。此外,CoP和Co_(3)O_(4)的加入提高了原有碳膜的面积比电容,使得该碳膜电极在电流密度为5 mA/cm 2的条件下,其面积比电容达29.3 F/cm 2,体现出电化学的优异性能。由此可知,PILs衍生的碳膜电极在电化学领域具有广阔的应用前景。

Fe杂质对高纯铝箔再结晶织构及比电容的影响

对不同杂质含量的高纯铝锭按特定生产工艺得到高压阳极软态光箔和腐蚀箔。采用Ｘ射线衍射法测得板面晶面衍射强度，蚀坑法显示晶粒取向形貌，采用极图、取向分布函数（ＯＤＦ）研究晶粒取向及其分布情况。研究了铝箔再结晶织构随Ｆｅ等杂质含量的变化，分析了Ｆｅ杂质元素对铝箔再结晶行为的影响。借助扫描电镜观察箔材腐蚀坑形貌，并分析沿不均匀的亮区、暗区成分的分布。研究结果表明：铝箔的再结晶织构主要由立方织构｛１００｝〈００１〉及Ｒ织构｛１２４｝〈２１１〉构成，两者的相对强弱随Ｆｅ等杂质含量有规律地变化。铝箔的比电容随立方织构的增加而增加。铝箔的再结晶行为及腐蚀性能受Ｆｅ等杂质含量与分布的控制。这些研究结果为探索高压阳极电容铝箔的最佳Ｆｅ等杂质含量范围、制定最佳生产工艺，获得高比例的立方织构（＞８８％）和高比电容（＞１．０μＦ／ｃｍ２。

不同均匀化制度对3003阴极箔比电容的影响

采用金相显微镜、扫描电镜(能谱)、透射电镜及比电容检测等方法研究了不同均匀化制度下0 0 5mm的30 0 3阴极箔腐蚀箔的表面腐蚀形貌和光箔的析出相形貌、大小以及体积分数及其对比电容的影响。结果表明:样品经6 2 0℃2 4h +水淬+5 0 0℃ 10h +空冷的双级均匀化后,析出相粒子尺寸细小,分布弥散,体积分数达6 5 % ,阴极箔腐蚀均匀,比电容可达5 30 μF cm2 ,而其他单级均匀化制度下,析出相较粗大且细小析出相相对较少,因而比电容比双级均匀化样品的低。实验结果同时表明,不同的均匀化制度对光箔的位错组态影响不明显,析出相的组态决定了比电容的高低和腐蚀形貌。

电解工艺条件对铝箔腐蚀形貌与比电容的影响

利用扫面电镜(SEM)、数字电桥研究了铝电解电容器用高压电子铝箔在硫酸+盐酸体系中进行电化学腐蚀扩面时,工艺条件对铝箔腐蚀形貌与比电容的影响规律:电解腐蚀时间对铝箔腐蚀后形貌与比电容影响较大,发孔时间延长、扩孔时间缩短,隧道孔密度增加、孔直径减小;发孔电流密度对铝箔腐蚀形貌与比电容影响较小,只要高于点蚀电流密度,小电流长时间发孔与大电流短时间发孔都可以在铝箔表面形成足够密度的蚀孔结构;电解液温度对铝箔腐蚀形貌和比电容影响较大,随着发孔液温度的提高,蚀孔密度增加、蚀孔孔径减小,隧道孔长度减小。

时效工艺对3003铝合金阴极箔组织、比电容和表面腐蚀形貌的影响

采用电阻仪、扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪以及比电容测定仪等研究了时效工艺(温度80～160℃,时间3～9h)对3003铝合金阴极箔组织、比电容和表面腐蚀形貌等的影响。结果表明:阴极箔经80℃×3h时效处理后,析出相粒子以细小弥散的MnAl6为主,冷轧至成品后位错分布均匀,比电容可达580μF.cm-2;160℃时效后阴极箔中粗大的(Fe,Mn)Al6相增多,冷轧至成品后位错分布不均,腐蚀表面出现大的孔洞,不利于比电容的提高。

磁场作用下十二烷基苯磺酸钠对阳极铝箔的缓蚀性能及比电容的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为缓蚀剂,通过在扩面增容过程中引入磁场,系统研究了磁致涡流(MHD,Magnetohydrodynamics)效应对腐蚀箔缓蚀性能及比电容的影响规律。通过XRD、扫描电镜(SEM)、EDS、Tafel极化曲线以及交流阻抗曲线等手段对腐蚀箔的表面晶相、表面/截面形貌、S元素分布以及耐蚀性能进行研究。结果表明,MHD效应提高了电解液中DBS-、NO3-向箔面及孔内的传质速率,腐蚀箔表面SDBS吸附量及分布均一性提高,腐蚀箔失重降低,耐蚀性能增强;同时蚀孔内NO3-含量增加,平均蚀孔长度及比表面积增大。对应的腐蚀箔缓蚀效率提高至62.36%,比电容增大至65.39μF·cm-2。与无MHD作用下制备的腐蚀箔相比,MHDT作用下所得腐蚀箔的缓释效率及比电容分别提高了15.10%和10.03%。

不同测试技术下超级电容器比电容值的计算

超级电容器电化学性能测试技术多种多样,针对不同测试技术其比电容值计算方法不同,而比电容值是评价超级电容器性能好坏的一个重要指标。总结了不同测试技术下超级电容器比电容值的计算方法,经过分析比较,给出了不同测试技术下电容值对应的合理计算方法,并讨论了计算超级电容器比电容值时需要注意的主要问题,期望为相关研究人员提供一定的借鉴和参考。

中间退火前后冷轧变形量对3003铝合金阴极箔比电容的影响

采用扫描电镜及能谱仪, 透射电镜和比电容检测等方法研究了中间退火前后冷轧变形量对3003铝合金阴极箔第二相分布及比电容的影响。结果表明: 随着最终冷变形程度的增加, 位错密度增大, 从而比电容值显著提高; 最终冷轧变形量为90%时, 比电容达到最大值, 继续增加冷轧变形量, 比电容值反而下降; 但对于最终冷轧变形量95%的箔材, 由于中间退火前冷轧变形量较低, 使得退火过程中析出的弥散第二相数目减少, 最终导致成品箔中的腐蚀位置减少, 比电容降低。

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。

微量Zn对高压电解电容器阳极铝箔比电容的影响

采用X射线衍射仪定量检测立方织构,采用二次离子质谱仪分析铝箔表层Zn元素分布,采用扫描电子显微镜观察腐蚀结构,研究Zn含量对高压电解电容器阳极铝箔腐蚀结构及比电容的影响。结果表明:当Zn含量由1.9×10 6(质量分数,下同)提高至2.0×10 5时,铝箔立方织构的体积分数仍可达到95%,Zn更多地富集于铝箔表面,导致腐蚀结构均匀,进而使阳极在520 V时的比电容由0.666μF/cm2增加到0.689μF/cm2。

柠檬酸盐对阳极箔形成速度与比电容的影响

为了提高铝电解电容器用高压阳极箔形成速度与比电容,将水合处理后的腐蚀箔在95℃、2 g/L柠檬酸钠去离子水溶液中浸泡5 min,在530 V电压化成时,形成时间缩短约2 min,化成箔比电容由0.556×10–6 F.cm–2提高至0.584×10–6 F.cm–2,阳极氧化铝膜的结构与性能得到改善。

多弧离子镀制备高比电容铝箔的研究

通过控制乙炔与氮气流量比和冷却方式,采用多弧等离子体辅助物理气相沉积法(PVD),制备了不同比电容的TiCN涂层铝箔,借助比容测试仪、发射扫描电镜、X射线衍射分析仪及电子探针等,检测其比电容及显微形貌、晶体结构和化学成分。结果表明,PVD法可以获得高比电容铝箔(1674×10-6F/cm2);采用液氮快速冷却方式可以获得非晶态的TiCN纳米涂层,比电容比随炉冷却的约提高两倍;乙炔和氮气体积流量比为1:1较之1:0.5时,铝箔的比电容提高1.5～2.5倍。

提高铝箔比电容的新途径——引入高介电常数金属(陶瓷)氧化物

介绍国外在高扩面倍率η、低介质膜厚度ｄ的铝电解电容器中引入具有高εｒ值的其他阀金属（如Ｔａ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ）氧化物和陶瓷，以期进一步提高铝箔比电容的新方法。根据有关专利文献归纳为三种主要方法：物理、化学及合金化方法。

预热处理和纳米氧化铝膜对低压铝箔化成比电容的影响

研究了预热处理温度、时间以及沉积纳米氧化铝膜对低压铝箔化成比电容的影响。结果表明,铝箔沉积纳米氧化铝膜并进行适当热处理,在20V电压化成后铝箔的比电容比传统化成和预热处理后进行化成的比电容有显著提高,最大比电容提高幅度近30%,形成时间降低90%以上。

NiO制备工艺对超电容器比电容的影响

以硝酸镍为原料,采用sol-gel法制备Ni(OH)2,在不同温度下,用真空烧结炉和管式电阻炉对其热处理后得到NiO,与活性炭电极组成非对称超级电容器研究了NiO制备工艺对超电容器比电容影响。结果表明:Ni(OH)2经真空烧结炉处理所得NiO的比电容均高于管式电阻炉处理,在260℃保温时间为1 h真空度为0.5 Pa时比电容达最大481.15 F/g。

磁致涡流效应对阳极铝箔形貌及比电容的影响

针对盐酸-硫酸体系,通过耦合外加磁场对铝箔进行直流电化学腐蚀,系统研究磁致涡流效应(MagnetoHydrodynamics,MHD效应)对铝箔电化学行为、界面行为以及质量传递的影响。采用X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附、扫描电镜(SEM)等手段对腐蚀箔样品进行表征。同时,通过计时电位法、极化曲线、循环伏安法、电化学阻抗法研究MHD效应对铝箔电化学性能的影响。结果表明,MHD效应能够抑制氧化膜的生长,增加铝箔表面Cl-的吸附量,减小扩散层厚度,强化Cl-/Al3+向孔内/孔外的传质,减小电解液中离子传递阻力。通过引入磁场,明显提高了腐蚀箔的蚀孔密度、平均孔径以及平均蚀孔深度的均一性,继而增大了阳极电子铝箔的比电容。

过渡金属负载对活性炭电极比电容的影响

选用不同孔结构的活性炭采用浸渍法负载金属离子 ,考察活性炭在负载前后的比电容变化情况。研究表明 ,金属Mn、Co、Ni具有比较明显的准电容效应 ,其中负载金属Mn的中孔活性炭和微孔活性炭的比电容分别增加6 3.17%和 19.6 9% ,而金属Mo、Fe和Y的准电容效应不显著。中孔活性炭负载金属Mn时 ,比电容随负载量的增加而上升 ;微孔活性炭负载 5 %时比电容最大为 340 .16F/ g。

影响3003-3铝合金负极箔比电容的因素的研究

我公司试制成的电容器用3003-3铝合金负极箔材,有的用户反映经工艺腐蚀后比电容值偏低。通过试验研究,将3003-3负极箔材的毛坯厚度适当增加,增大了成品箔的冷变形程度,使此电容器负极箔材经工艺腐蚀后的比电容值显著提高。

基于参比电容和锁定放大的微电容测量仪

针对传统微电容测量技术存在的缺点,根据参比电容和锁定放大技术的微电容测量原理,研制出1种微电容测量仪.该微电容测量仪采用参比测量技术,用锁定放大技术对测量系统的噪声进行抑制.试验表明采用参比测量技术使测量结果不受激励电压波形和幅度影响.该微电容测量仪的最小测量量程达到0.1 pF,其微电容测量电路已申请发明专利.

微量Ga对电容器阳极用铝箔组织及比电容的影响

采用X射线衍射定量检测含微量Ga高压电解电容器阳极用退火箔的立方织构,用金相显微镜及扫描电镜观察其显微组织,用图像分析软件分析腐蚀箔的腐蚀结构,研究了微量Ga对组织结构、腐蚀结构及比电容的影响.结果表明:Ga的质量分数由0.5×10^(-6)提高至11.6×10^(-6)时,铝箔的立方织构的体积分数略微下降,但在520V的比电容却由0.662μF/cm^2增加到0.706μF/cm^2;当Ga的质量分数增加至21.4×10^(-6)时,显微组织及织构变化不明显,但比电容下降至0.693μF/cm^2.这是因为适当添加微量Ga能促进电化学腐蚀发孔,增加箔的表面积,提高其比电容;但Ga的质量分数高于11.6×10^(-6)时,将增加箔的并孔数量,减少其表面积,导致比电容下降.