金属硒化物储能机理及其在锂离子电容器中的应用

锂离子电容器(lithium-ion capacitors,LICs)是一种兼具锂离子电池和双电层电容器优点的新型功率型储能器件。然而,电池型负极的缓慢电化学动力学性能限制LICs的应用。金属硒化物因其良好的导电性、快速的反应动力学和高理论比容量等优点备受关注。本文对金属硒化物的分类、结构和性质进行系统介绍,并重点讨论插层机制、转化机制和合金化机制的三种储能机制。最后,分析结构调控、碳材料协同和双金属硒化物构筑等改性方案对电化学性能的影响,并介绍由以上三种改性方法制备的结构稳定和高离子/电子传输能力的金属硒化物材料在锂离子电容器中的应用。

拉曼光谱测试技术在可充电铝离子电池储能机理的研究进展

拉曼光谱是一种无损的分析技术,可以提供样品化学结构和分子相互作用的详细信息。由光谱学方法与常规电化学方法相结合产生的电化学原位光谱是一种动态探测电极材料结构和相组成的强大技术,能够方便地提供电极界面分子的微观结构信息,这使得其在储能领域中有广阔的应用前景。拉曼光谱能够有效地原位表征可充电铝离子电池氯化铝基电解液中络合离子、不同正极材料在充放电过程中的变化规律。结合X射线衍射技术(XRD)或X射线光电子能谱技术(XPS)等表征技术,拉曼光谱能够有效地揭示可充电铝离子电池的储能机理,包括对电池电解液和电极材料的研究以及电极表面反应的原位监测,对电池材料和界面结构性质的研究可以为电池材料和微观结构的优化设计提供指导,对电极表面反应的原位监测,有助于对电极界面反应的机理进行深入的研究,从而指导正极材料结构改进,促进可充电铝离子电池的发展。

河北大学水系铝电池储能机理研究获重要进展

近日,河北大学物理学院科研人员在水系铝电池储能机理研究方面取得重要进展。在此项工作中,研究人员开发了一种新型电池系统,即Al-Zn/Al(OTF)_(3)+HOTF+Zn(OTF)/lxZnyMnO_(2)·nH_(2)O。阴极采用MnO拓扑变换,保证阴极形成AlXMnO_(2)·nH_(2)O,拓扑变换改变了正极材料的结构,使Zn2+可以嵌入到AlXMnO_(2)·nH_(2)O尖晶石结构中.

二氧化锰基超级电容器的电荷储能机理研究进展

碳基材料(如碳纳米管、石墨烯和介孔碳)是典型的电化学双电层超级电容器电极材料。虽然碳基材料表现出优异的电化学稳定性能,但其比电容较低。因此,常用赝电容材料与其复合。赝电容材料中,二氧化锰(MnO_(2))因理论比电容高、价格低、储量丰富和环境友好等特点,被广泛应用于超级电容器中。然而,MnO_(2)导电性能差、在循环充放电过程中相转变严重和体积变化大等问题,导致其在实际应用中常表现出较低的比电容。为了研发高性能MnO_(2)/碳基超级电容器,必须深入研究其储能机理。因此,本文分析和总结了4种MnO_(2)材料的电荷储能机理:电解液阳离子的表面吸附机理、电解液阳离子的嵌入-脱出机理、隧道储能机理和电荷补偿机理。虽然电荷补偿机理是涉及阳离子预先插入的MnO_(2)(AxMnO_(2))材料,但4种机理的本质都是Mn^(3+)和Mn^(4+)之间的相互转化,且由于储能过程复杂,MnO_(2)基超级电容器储能过程常是几种机理共同作用的结果。最后,对高性能MnO_(2)/碳基超级电容器的前景进行了展望,对其面临的主要挑战和发展策略进行了总结。

双电层电容器储能机理研究概述

本文综述了双电层电容器的储能机理研究进展,详细论述了多孔碳孔结构与电解液离子之间的相互作用,介绍了多孔碳界面双电层理论,包括最早的平行板双电层模型、考虑孔隙曲率的EDCC和EWCC模型及最新发现的充电机理。经过上述讨论,认为合成具有最优微孔尺寸、合适介孔比例和结构规整的多孔碳,是今后得到高功率密度、高能量密度多孔碳基超级电容器的最佳途径。

超级电容器电极材料及储能机理

为了减少对化石能源的依赖,发展电动车辆,但由于其能源储存不方便性,制约了它们的发展。由此为了制备廉价高性能的电极材料,提高储能元件的性能,研究超级电容器就显得尤为重要。目前已经制造出以超级电容为储能元件的公交电车,在乘客上下车30s内可充满电并连续行驶5公里km以上。但对于需要连续行驶里程更长的电动汽车而言,这样的储电量是远远不够的,所以提高超级电容的能量密度是非常重要的。

超级电容器储能机理

随着对大功率、高可靠性和安全储能设备的需求不断增加,与超级电容器相关的研究数量显著增加.主要概述了超级电容器的发展史,并总结归纳了超级电容器的结构及储能机理,最后对未来储能系统的发展趋势进行了展望.

超级电容器应用前景及储能机理的研究

随着新型纯电动汽车、混合动力汽车及便携式数码产品的发展以及清洁能源的大规模运用，超级电容器因其超快的充放电速率、出色的稳定性、较长的循环寿命以及较高的功率密度而备受关注。超级电容器主要由集流体、工作电极、电解液和隔膜四个部分组成，因材料和结构的不同可分为双电层物理储能和快速可逆的电化学储能两种储能机理。

电化学电容器储能机理的原位表征技术研究进展

电化学电容器是一种在高比表面积多孔电极表面通过电吸附离子或快速法拉第反应来存储电荷的储能器件.近十年来,通过对电极材料纳米尺度的调控,超级电容器的各项性能指标得到了大幅度提升.深入理解电荷存储机制对进一步提升超级电容器的性能至关重要.本文介绍了近年来国际上采用原位核磁共振技术(in-situ NMR spectroscopy)、电化学石英晶体微天平(EQCM)、原位红外光谱(in-situ infrared(IR) spectroscopy)和原位小角散射技术(in-situ scattering approaches)等电化学原位技术研究超级电容器储能机理方面的进展,并探讨了原位表征技术在构建高性能超级电容器方面所面临的挑战.

水系锌离子电池二氧化锰正极的储能特性及机理研究进展

水系锌离子电池在大型储能等领域具有很高的应用价值和发展前景。目前,水系锌离子电池的正极材料研究主要集中在锰基化合物(如二氧化锰、三氧化二锰、三氧化三锰等)、钒基氧化物以及普鲁士蓝类似物等材料。其中,二氧化锰具有电化学性能优良、储量丰富、价格低廉及安全环保等优势,成为当前最受关注的一类正极材料,近年来得到快速发展。但是,在充放电过程中,二氧化锰晶型多变且伴随其他表面反应,其反应机理复杂且存在一定争议。近两年来,随着研究的不断深入,其电化学反应机理逐渐明晰。围绕二氧化锰的晶体结构特点及其作为水系锌离子电池正极的性能,结合最新研究进展重点讨论了不同晶型二氧化锰的储能机理,并对其未来发展趋势进行了展望。

复合相变储能材料研究与应用新进展

本文综述了近年来低温相变材料的研究和应用状况,介绍了相变材料的种类、特点及储能机理,并指出了各类相变材料存在的问题和解决方法,同时展望了未来相变材料的发展方向和应用前景。

定形相变储能材料的研究进展及其应用

综述了定形相变储能材料的研究进展情况,介绍了定形相变材料的种类、特点及制备方法,分析了几种典型定形相变材料的性能和储能机理,并对定形相变储能材料应用于建筑领域的可行性和节能意义进行了探讨。

新型化学储能器件——电化学电容

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电介质电容高 2 0到 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“假电容”的共同作用而引起的。系统的介绍了电化学电容器的广泛应用、发展历史、储能机理以及它和电池与传统电介质电容的区别 ,并且系统的介绍了影响电化学电容器性能的若干个主要因素。

聚有机二硫化物储能材料的研究进展

概述了聚有机二硫化物用作二次电池电极材料的发展过程、储能机理、电极电势、能量密度、电极利用率及电催化改性等。

室温钠-硫电池电解液的研究现状与展望(Ⅱ) [续(Ⅰ)]

1.4与锂-硫电池的对比钠-硫电池与锂-硫电池的储能机理总体上相似,都是基于活性物质硫与硫化钠/锂之间的可逆电化学反应。锂-硫电池同样具有固-液-固和固-固两种充放电机理。

木质素基碳纳米片组装木陶瓷电极的结构调控与电化学储能

以杨木基木陶瓷为骨架,采用电沉积法组装黑液木质素,经高温烧结和物理活化制备木质素基碳纳米片组装块状木陶瓷电极,并对序列组装机制、结构与形貌、物相构成、电化学储能机制和电化学性能进行了探讨与分析。结果表明:黑液木质素在电场的作用下可按照一定的序列组装在木陶瓷骨架的表面与孔隙中,高温烧结后木质素转化为碳纳米片,部分依然保持有序排列;同时,所制备的木陶瓷电极主要由无定型炭与石墨微晶构成,具有多层次孔隙,且木质素的组装可优化孔隙结构。其中电沉积10 min、1000℃保温烧结2 h、180℃活化6 h的试件具有较好的电化学性能:在扫描速率为0.25 A·g-1时比电容可达141.8 F·g-1;充放电循环1000次后比电容保持率为88.1%;在能量密度为132.6 Wh·kg-1时,功率密度达12.8 W·kg-1,该木陶瓷电极具有较好的储能性能与应用潜力。

相变储能材料的研究进展及其在建筑领域的应用

相变储能材料在能源开发和合理利用方面有着重要的意义。本文综述了相变储能材料的研究进展情况;介绍了相变储能材料的种类、特点、制备方法及目前发展中存在的一些问题;分析了几种典型的相变储能材料的性能和储能机理,并对相变储能材料在建筑领域的应用进行了探讨。

钠离子储能材料和器件

锂离子电池由于其高的能量密度和功率密度被广泛应用于便携式电子设备、电动交通工具和航空航天等领域1。然而,锂资源在全球储量匮乏且分布不均以及储能市场需求的日益增加,阻碍锂离子电池的进一步发展。近年来,钠离子电池由于钠资源储量丰富、合适的电化学平台、低廉的价格以及与锂离子电池相似的储能机理,得到了研究者日益广泛的关注,有希望成为下一代主流储能体系2。

智能电网储能元件超级电容器研究

随着智能电网的建设及电动车的推广普及,储能元件的作用日益突出。作为一种新型储能器件,超级电容器因其优越的性能受到越来越多的重视。本文简要介绍了双电层超级电容器的储能机理,重点讨论了各种碳基纳米电极材料的研究进展。

超级电容器储能机制研究获重大进展

基于多孔活性炭材料和离子液体电解质的双电层电容器（EDLC）具有快速充放电、良好循环稳定性和宽工作电压窗口等优点，是一种极具前景的电化学储能器件。研究EDLC在离子液体中的储能机理，尤其是表征离子液体阴阳离子各自本征结构对多孔活性炭电容特性的影响作用机制、从微观层面揭示储能机理，对恰当选择离子液体，进而合理构筑高性能EDLC具有重要指导意义。