针状焦基活性炭的制备及其作为EDLCs电极材料的电化学性能

以针状焦生焦为原料,通过KOH化学活化法,在不同活化条件下制备出一系列高比表面积活性炭,并对这些活性炭进行了孔结构表征。而后以30%KOH溶液为电解液,测试了由所获活性炭制备的一系列电极的电双层电容性能。结果表明:在碱炭比7∶1、活化温度850℃时,所制活性炭的BET比表面积为2 728m2/g,孔容为2.14cm3/g,统计平均孔径为4.4nm,大中孔孔容占总孔孔容约50%。该活性炭电极的比电容达305F/g,有相对较高的能量密度、良好的功率特性以及双电层电容特性。

EDLC用分级孔炭电极材料的制备与超电容性能研究

采用有机-有机自组装法和化学活化法相结合,制备了分级孔炭电极材料(HPC)。氮气静态吸附测试表明,化学活化使介孔炭的孔壁上产生了大量的微孔,从而使其比表面积大大增加。与以硬模板法制备的有序介孔炭(OMC)相比,HPC比OMC具有更为优异的电化学性能,这是因为微孔和介孔直接相连的分级孔结构,不仅增大了比表面积,而且能够显著减小电解质离子在电极材料孔道内的扩散阻力。

竹炭粉对无灰煤基活性炭结构和电化学性能的影响

为探究竹炭粉添加比例对褐煤基无灰煤活性炭孔结构及其电化学性能的影响,采用KOH活化法,以褐煤基无灰煤和竹炭粉为原料制备活性炭,通过SEM、N_(2)吸脱附、XRD、FT-IR表征活性炭结构,通过交流阻抗、循环伏安、恒流充放电测试活性炭的电化学性能。结果表明,褐煤基无灰煤中加入竹炭粉后所制备活性炭的电化学性能改善,竹炭粉添加量为30%时制备的活性炭电化学性能最佳,比表面积为2976 m^(2)/g,总孔容积为1.59 cm^(3)/g,相较不添加竹炭粉时增加了59%,中孔率达15.6%。在0.05 A/g电流密度下比电容达377.9 F/g,比不添加竹炭粉时比电容提高了69.9%,在5 A/g电流密度下电容保持率为84.34%,在1 A/g电流密度下循环1000次后电容保持率为86.71%,相较不添加竹炭粉时提高了4.99%,倍率性和循环稳定性良好。

多孔碳在不同电解液中的电容性能研究

多孔碳材料凭借其低成本和高循环稳定性的优势成为目前商业双电层超级电容器(electrical double-layer supercapacitor, EDLC)的主要活性材料,其孔结构对容量和倍率性能有着决定性影响。在保持测试条件一致的前提下,系统地比较了5种不同孔径分布的多孔碳在水系电解液(1 mol·L~(-1) H_2SO_4)、有机电解液(ACN/EMIMBF_4)和离子液体电解液(EMIMBF_4)中的性能差异。研究结果表明,微孔和介孔分别在提高比容量和倍率性能上具有各自的优势。此外,研究还发现向纯离子液体中添加乙腈(ACN)溶剂不仅可以整体提高5种多孔碳的倍率性能,同时还能在一定程度上缩小微孔碳材料与介孔碳材料在容量保持率上的差距,弥补微孔材料倍率性能上的不足。当混合电解液中ACN的比例增加时,多孔碳材料的倍率性能逐渐提升,并在ACN和EMIMBF_4的体积比为3∶1时达到稳定值;而容量则是先增大后减小,在ACN和EMIMBF_4体积比为1∶3时达到最大值。本研究为目前以微孔活性炭为主的超级电容器的性能提升提供了借鉴。

添加松木屑对无灰煤基活性炭结构和电化学性能的影响

以褐煤基无灰煤和松木屑为原料,以KOH为活化剂,制备双电层电容器用活性炭电极材料。采用XRD,FTIR,SEM及低温N 2吸脱附表征活性炭的组成和结构,通过循环伏安测试、恒流充放电测试及交流阻抗测试考察其电化学性能。结果表明:制备时向无灰煤中添加松木屑可以改善活性炭的孔径分布,提高活性炭的电化学性能。当松木屑添加量为30%时,活性炭的电化学性能达到最佳,此时比表面积为2695 m^(2)/g,比不添加松木屑时增加了44%,且0.5 nm~1.5 nm的有效孔增加了11%,小于0.5 nm的无效孔减少了24%,孔径分布更加合理。以该活性炭作双电层电容器的电极材料,在0.05 A/g的电流密度下比电容达到321 F/g,比以不添加松木屑时制备的活性炭作电极材料时的比电容提高了30%,电荷转移电阻降低了35%,证明添加松木屑可有效改善无灰煤基活性炭的电化学性能。

超级电容器的挑战对策及发展

超级电容器是介于传统电容器和化学电池之间的一种新型电化学储能装置,在军事工业、电动汽车、计算机、移动通信等领域显示出了良好的应用前景。文章归纳总结了超级电容器的特性、类别、储能理论,以及国内外应用现状,系统分析了超级电容器当前面临的挑战、应对策略和发展前景,为进一步拓展超级电容器应用提供理论参考。

基于超级电容器储能的并网风电场功率与电压调节技术

利用新型储能器件超级电容器可短时快速大功率充放电的特性,并结合四象限电压源型变流器有功功率和无功功率解耦控制策略,抑制风电场输出有功功率和无功功率波动,稳定风电场输出母线电压。将双向直流变换器作为超级电容器的电压适配器,解决其端电压波动并维持放电时直流母线电压稳定。在电力系统仿真软件DigSILENT/PowerFactory中对采用超级电容器储能系统抑制风电场输出功率波动和提高电压稳定问题进行了仿真分析,结果表明超级电容器储能系统达到了有效的运行特性。

微波辐射法制备竹炭电极材料

以毛竹为碳源,用微波辐射法制备了电化学双电层电容器(EDLC)用竹炭电极材料。用XRD、低温氮气吸附、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法分析了微波功率、辐射时间对竹炭电容性能的影响。竹炭最佳制备工艺为:微波功率640W,辐射时间12min。制得的竹炭比表面积达2019.2m2/g,在充放电电流为100mA/g时,比电容为242.3F/g。

双电层电容器用新型无灰煤(HyperCoal)基活性炭的制备

以无灰煤(HyperCoal)为原料,KOH和CaCO3为活化剂制备了煤基活性炭,采用低温N2吸附法表征了活性炭的比表面积和孔结构,测定了活性炭用作双电层电容器(EDLC)电极材料的电化学性能。考察了炭化温度、活化温度、活化时间和活化剂对活性炭电容特性的影响。研究结果表明,比表面积和比电容随着炭化温度的升高而降低,活化温度过高或活化时间太长对比电容有不利影响。此外,CaCO3影响活化过程中孔的开发,显著降低所制备活性炭的比表面积和比电容。在炭化温度为500℃、活化温度为800℃、KOH与焦的质量比为4∶1和活化时间2 h下所得活性炭的比表面积和总孔容分别达到2 540 m2/g和1.65 cm3/g,该活性炭电极在0.5 mol/L TEABF4/PC电解液中的比电容达到最大值46.0 F/g。

大孔-介孔分级孔结构炭材料制备及性能研究

以聚苯乙烯微球以及F127嵌段共聚物自组装结构为模板,酚醛树脂低聚物为碳前驱体,双模板法合成了大孔-介孔分级孔结构的炭材料.对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附-脱附测试,并研究了样品的电化学性能.结果表明,利用这种简便的合成方法可以得到具有三维连通大孔以及二维有序介孔结构的分级孔结构炭材料,大孔尺寸在1μm左右,介孔孔径集中分布在5nm,比表面积为353.8m2/g,孔容0.36cm3/g.利用三电极体系测试了产品作为电化学双电层电容器电极材料的性能,在50mA/g的电流密度下,放电质量比电容为40F/g.

双电层电容器电极材料最新研究进展

对双电层电容器炭基电极材料中已经产业化的和颇具产业化前景的活性炭、碳纳米管、炭凝胶等几种材料进行了综述,分析了它们的性质、特点和研究进展。

粘结剂对块状极板碳纳米管双电层电容器性能影响研究

碳纳米管具有良好的导电性和合适的双电层形成区，适于制作双电层电容器极板． 不同粘结剂的使用会影响电容器的性能，分别选用酚醛树脂和聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）作为碳纳米 管极板的粘结剂，在有机电解质溶液中，研究其电容性能与比表面积和极板结构的关系，从而 找出合适的碳纳米管极板粘结剂．

以食糖热裂解碳作为电极的双电层电容器的性能

A new precusor of activated carbon material--sugar was pyrolyzed under many different conditions. Experiments were carried out to search for optimal pyrolyzing conditions. It was found that sugar should be carbonized at 700 ℃ and activated with potassium hydroxide at 800 ℃. The activated carbon prepared from pyrolytic treatment of sugar is therefore potential candidates as electrode material of electric double layer capacitor.

HLA Evolved规范研究分析

HLA Evolved作为即将被IEEE通过和接受的下一代HLA规范,代表了HLA体系的最新发展方向。综合比较了HLA 1516-2000与HLA Evolved,概括分析了模块化FOM、动态库兼容API、智能更新率降低、容错处理、Web支持的HLA等重大技术改进和主要变动,揭示了HLA Evolved更为强大的功能和更加健壮的机制。初步研究了HLA Evolved下成员开发和移植工作,为HLAEvolved规范的应用和推广奠定了基础。

双电层电容器用不同电解液的电化学性能

研究了双电层电容器(EDLC)用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐[EMIm]CF3COO和30%KOH在高比表面积(3 250 m2/g)活性炭电极上的电化学性能。30%KOH的电容特性、大电流充放电性能均优于[EMIm]CF3COO,而[EMIm]CF3COO的比电容随应用电压的提高而增加,使电容器在提高功率密度的同时提高了能量密度。

新型复合电化学电容器的研究

在单体碳/碳型双电层电容器的电极中分别添加一定量具有高容量性质的活性物质,构成正、负复合电极,活性物质经激活后即可在两极存储电能。该新型复合电容器与原碳/碳型双电层电容器相比,具有更高的稳定工作电压以及较高的单电极比容量,可有效改善双电层电容器的比能量及安全性能。根据所加活性物质比例及所选工作电压之不同,比能量可增加45%～70%。经不同电流密度恒流充放电试验,复合电容器的功率密度、充放电效率及循环寿命等性能良好,高容量活性物质的添加对双电层电容器较高的自放电现象具有一定的抑制作用。

超级电容器用炭材料的研究进展

综述了活性炭(AC)、活性炭纤维(ACF)、炭气凝胶、碳纳米管(CNTs)和模板炭等5种用于超级电容器的炭材料的性能和不足,展望了炭材料应用于超级电容器的发展方向。

微网系统中超级电容充电性能研究(英文)

为了考察超级电容微网储能性能,以典型超级电容实际产品为对象,针对恒电压、恒电流以及恒功率3种充电模式,研究充电时间及储能效率问题.提出了各种充电模式的数值计算方法,并利用严格的数学推导讨论了不同充电模式的效率问题.同时通过一个独立PV/EDLC系统验证了计算的准确性.最后研究分析了不同充电模式的充电速度与能量损失的权衡问题.研究结果表明:与传统的恒电压和恒电流充电方式相比,恒定功率充电方式更适用于微网系统.混合充电方式在实际应用中会更高效节能,但需根据实际具体要求合理处理不同充电模式的组合比例.

竹炭制备高比表面积活性炭及其电容性质研究

[目的]研究竹炭制备高比表面积活性炭及其电容性质。[方法]采用竹材加工剩余物制成的竹炭为原料,以氢氧化钾为活化剂制备了双电层电容器用活性炭,并通过正交试验研究了液固比、活化温度、活化时间及升温速率对产品吸附性能的影响。[结果]得到最优的活化工艺参数如下:碱炭比为4∶1,活化温度为770℃,活化时间为60 min,升温速率为10℃/min,比表面积高达2 379 m2/g,但其质量比电容不是最大。当比表面积为2 121 m2/g时,质量比电容最大(323 F/g),但其体积比电容偏小。[结论]为研制高比电容量且具有实际应用价值的电极材料提供了依据。

CRF——一种超级双电层电容器的理想电极材料

综述了国内外双电层电容器的发展历史和现状,介绍了以碳化间苯二酚-甲醛气凝胶(CRF)为电极材料的一种新型电化学双层电容器。对此种超级双电层电容器的应用作了展望。