超级电容器电极材料研究

超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的贮能元件。介绍了超级电容器的性能优点、工作原理、应用前景 ,并详细综述了碳素材料、过渡金属氧化物、导电聚合物

聚苯胺在电化学电容器中的应用

采用化学氧化聚和法制备了聚苯胺电极材料,所制备的聚苯胺具有高于420F/g的法拉第赝电容和良好的电化学特性.分别采用聚苯胺作为正极材料,高比容量活性碳作为负极,38%硫酸作为电解液制备了复合型电化学电容器.复合型电容器工作电压达到1.4V,最大电容器比容量达到57F/g,最大比能量达到15.5Wh/kg.电容器200mA/cm2放电条件下真实功率达到2.8W/g,峰值比功率达到20.4W/g.循环工作寿命超过1000次.

碳纳米管/氧化镍复合电极超大容量离子电容器

碳纳米管作为一种新型碳材料,具有质轻,高的有效比表面积和优良的导电性,是制备双电层电容器较为理想的电极材料。本文实验用硝酸回流处理碳纳米管,对其表面改性,通过sol-gel法在改性后的碳纳米管上沉积Ni(OH)2,经灼烧得到碳纳米管/氧化镍复合材料,制成电极装配成电容器单元。该电容器具有双电层电容和赝电容特性,其比电容量为160 F/g,频率响应特性较活性炭电极电容器有所提高,是一种极具发展潜力的储能器件。

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器是一种利用界面双电层储能或在电极材料表面及近表面发生快速可逆氧化还原反应而储能的装置,因其高比功率和长循环寿命等特点而具有广阔的应用前景,高性能电极材料是当前超级电容器研究的重点。本文简单介绍了超级电容器电极材料的分类,并对碳素材料、过渡金属氧化物、导电聚合物等三类超级电容器电极材料及其复合材料的研究进展进行了简单论述。

超细氧化钌超电容器电极材料的制备

本文采用利用氯化钌和碳酸氢氨为反应前驱体,溶胶凝胶方法制备了超细氧化钌材料。将材料在250℃下加热脱水处理后,材料具有良好的表面特性和最大电化学比容量570F·g-1。当脱水温度在300℃以上时,氧化钌材料明显晶化,同时材料比容量迅速降低。本文还测试了不同温度处理后材料的等效串联电阻和法拉第电化学阻抗特性,实验证明250℃条件下处理的电极材料具有最低的等效串联阻抗和良好的功率特性。当制备氧化钌过程中掺加适量碳纳米管形成复合材料时,电极材料的功率特性得到明显的改善。

氧化镍超电容器的研究

使用传统的水解方法制备了氢氧化镍胶体 ,在 30 0℃下进行烧结处理后得到具有特殊材料微结构以及表面特性的超细氧化镍材料 ,电化学方法证明该材料制备的电极具有典型的电容性能 ,“准电容”比容量达到 2 40F/ g以上 ,优于普通的双电层电容器活性炭电容材料比容量 ,恒流充放电实验证明使用该材料制备的电容器具有良好的大电流充放电性能以及循环寿命 ,是一种极具有发展潜力的储能器件。

“超电容”电化学电容器研究进展

电化学电容是一种与电池和传统的电容都不同的新型储能器件。电化学电容具有比传统的物理电容高 2 0～ 2 0 0倍以上的质量比电容。研究证明 ,电化学电容所具有的大容量是由于电极表面的双电层电容和氧化还原反应导致的“准电容”的共同作用而引起的。一般利用前者储存能量的电容器被称为“双电层电容” ,后者被称为“超电容”。系统地介绍了电化学电容器的广泛应用、发展历史、储能机理 ,以及它与电池、传统物理电容的区别 ,并详细地综述了“超电容”电容器电极活性材料的最新研究进展。

纳米氧化钌的制备及其碳纳米管复合电极的超电容特性

利用氯化钌和碳酸氢钠为反应前驱体,采用溶胶凝胶方法制备了粒径小于70nm的超细氧化钌电极材料。将材料在210℃下加热烧结处理后,材料具有良好的表面特性和最大电化学比容量541F·g-1。当烧结温度在250℃以上时,氧化钌材料明显晶化,同时材料比容量迅速降低。伏安特性测试表明以碳纳米管作为基体制备复合电极可以显著改善氧化钌的容量特性,其中碳纳米管质量分数为20%的复合电极其比容量可以达到860F·g-1。恒流充放电测试证明氧化钌/碳纳米管复合电极组成的超电容器具有良好的大电流放电特性。还综合采用扫描电子显微镜、X射线衍射、热失重分析等手段探讨了烧结温度对氧化钌材料的表面特性、材料结构以及电化学特性的影响。

NiO-改性活性炭电极电化学电容器研究

为提高普通活性炭材料的电化学性能,用Ni(NO3)2溶液浸渍法和高温热解对活性炭进行改性处理。分别采用氮气吸附法、SEM、XPS等方法分析研究改性炭材料的比表面积、孔结构、形貌和组成;用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究改性活性炭电极构成的电化学电容器性能。结果表明,由Ni(NO3)2热解产生的NiO有准电容效应,与活性炭原有的双电层电容构成了复合电容,因而改性炭的电容量有明显的提高,其质量比电容达到246.1F/g,比原样炭的130.1F/g提高了89.2%,表观体积比电容和面积比电容分别高达169.7F/cm3和30.1μF/cm2,均显著优于普通炭材料。

超级电容器电极材料的研究发展

电极是超级电容器一个重要的组成部分,电极材料是决定超级电容器性能最重要的因素。本文主要综述了超级电容器的性能优点、工作原理、应用前景,并详细介绍了碳素材料、过渡金属氧化物、导电聚合物等三类超级电容器电极材料的研究进展。

对苯二胺/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以对苯二胺(PPD)为还原剂,采用一步水热法制备了对苯二胺/石墨烯(PRG)复合材料。研究了PPD用量对复合物形貌、层间距、以及电化学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对PRG的结构及形貌等性质进行了表征,采用三电极系统测了试样品的的电化学性能。结果表明,PRG复合物中碳原子层的厚度为0.4nm,横向尺寸约为1μm,最大底面间距为0.944 125nm。复合物电极表现为双层电容器和赝电容器特征,比电容量为320.50F/g,经过1 000次循环后比容量保持率为92%。阻抗谱表明石墨烯与PPD复合后能很好促进电荷的迁移。

硫酸溶液中电化学改性石墨电极对Fe^(3+)/Fe^(2+)的电催化性能与准电容特性

通过循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法,研究了电化学改性石墨电极对硫酸溶液中Fe3+/Fe2+的电催化性能与准电容特性.结果表明:由于电化学改性石墨电极表面存在大量的含氧活性官能团,使其对Fe3+/Fe2+的氧化还原反应具有极高的电催化性能,并具有可逆反应过程特征.在含有0.5mo·lL-1Fe3++0.5mo·lL-1Fe2+的2.0mo·lL-1H2SO4溶液中,其表观面积比电容是不含铁离子硫酸溶液的1.808倍,达到2.157F·cm-2;同时,铁离子浓度的增大也能够进一步提高其电容量.Fe3+/Fe2+电对的加入增加了充放电时间,有效提高了电化学电容器(EC)的电容存储容量和高功率特性.电化学阻抗谱测试同样证实体系具有明显的电容特性.因此,可以利用电化学改性石墨电极表面的含氧活性官能团和溶液中Fe3+/Fe2+的氧化还原特性来共同储存和释放能量.

高比能量混合型超级电容器的研制

采用涂覆工艺制备LiMn2O4正极片和具有纳米孔径的颗粒活性炭负极片,并组装高比能量的混合型超级电容器。直流放电、温度特性和直流循环性能等表明:该电容器的比能量达到9.6 Wh/kg,漏电电流仅为0.68 mA;在低温-25℃下放置24 h,电容衰减1.5%,漏电电流为0.27 mA;在高温60℃下放置24 h,电容衰减2.0%,漏电电流提高到1.50 mA。以2 A的电流在2.30～1.15 V循环50 000次,电容下降10.96%。

金属氧化物改性炭电极及EDLC性能研究

将市售活性炭用Ni(NO3)2及Co(NO3)2溶液浸渍后进行高温热解处理。采用BET、循环伏安、恒流充放电等测试手段,研究改性活性炭电极构成的双电层电容器(EDLC)性能。结果表明,由Ni(NO3)2及Co(NO3)2热解产生的NiO、CoO有显著的准电容效应,与活性炭原有的双电层电容构成了复合电容,因而改性炭的电容量有明显提高,质量比电容分别高达246.1,198.8 F/g,比原样炭的130.1 F/g分别提高了89.2%、52.8%。

金属化膜脉冲电容器的可靠性评估

为更加高效地评价自愈式高储能密度金属化膜脉冲电容器的可靠性水平,提出了一种基于步降加速退化试验的金属化膜脉冲电容器可靠性评估算法。对步降加速退化试验进行了阐述,深入探讨了可靠性评估中的关键步骤——试验数据折算过程。在此基础上,提出了基于伪失效寿命的步降加速退化可靠性评估算法和基于随机退化轨迹的步降加速退化可靠性评估算法,最后利用具体实例对该方法的有效性进行了验证。结果表明,与现有方法相比,该方法在保证评估精度的基础上,试验时间可以缩短45%。

氧化钌/活性炭超电容器电极材料电化学特性

介绍一种氧化钌/活性炭复合电极材料的制备方法,并对不同条件下制备的材料的循环伏安特性、交流阻抗特性进行了比较。使用该复合材料组装的模拟电化学超电容器单电极比容量达到359 F/g,远高于普通活性炭材料。与氧化钌电极材料相比,氧化钌/活性炭复合材料的高功率放电特性则有明显的提高。

超级电容器氧化物电极材料的研究进展

对不同电极材料的储能机理和性能特点进行了简要的阐述,并详细综述了氧化钌、氧化镍、氧化钴等超级电容器电极材料的研究进展和现状,并探讨了其发展方向和研究重点.

氧化钌/活性炭超级电容器电极材料的研制

文描述了一种氧化钌/活性炭复合电极材料的制备方法,并对不同条件下制备的材料的循环伏安特性、交流阻抗特性进行了比较。使用该复合材料组装的模拟电化学超级电容器单电极比容量达到359F/g,远高于普通活性炭材料。与氧化钌电极材料相比,氧化钌/活性炭复合材料的高功率放电特性则有了明显的提高。

超级电容器准固态聚合物电解质膜的研究

制备了一种介于水凝胶和全固态聚合物电解质之间的聚合物电解质膜,用于活性炭电子双电层电容器。测试表明使用该聚合物电解质膜的双电层电容器的容量为2 15mA·h,其容量、功率特性与KOH水溶液电容器相当。电容器的循环伏安曲线,稳定的充放电循环曲线及交流阻抗谱说明该种聚合物电解质膜在碳基超级电容器的使用电压范围(0～1V)内是稳定的,而且聚合物电解质膜电容器表现出良好的可逆性和循环特性。

氧化镍/活性炭电极的超电容性能

在制作双电层电容器基础上,采用电化学沉积法,在活性炭电极表面负载氧化镍.XRD测定表明,镍氧化物以NiO形态负载于活性炭电极上.电化学性能研究表明,氧化镍/活性炭复合电极循环伏安曲线呈矩形特征,具有良好的电容特性;其交流阻抗谱由圆弧和直线组成,电化学过程受扩散和氧化镍的赝电容行为控制;其恒电流充电曲线呈直线,电容特性显著,大电流性能良好,比容量达104.7 F/g,是活性炭电极比容量的1.35倍.