NiCo_(2)O_(4)//GO非对称超级电容器电动汽车动力系统应用仿真

将制备的NiCo_(2)O_(4)电极进行电化学性能测试,结果表明,NiCo_(2)O_(4)电极活性材料通过准可逆的氧化还原反应进行储能,表现出良好的电化学性能.进而使用Simulink仿真模拟了非对称超级电容器单体的放电过程,并使用AVL CRUISE仿真计算了超级电容器-锂离子电池复合储能系统的电动汽车行驶过程.结果表明,汽车在WLTC循环工况下的最大电池功率为38.0 kW,行驶时间为4.9 h,续航里程为224.4 km,相比单独的锂离子电池储能系统最大电池功率减小了31.3%,续航里程提高了11.4%.超级电容器对复合储能系统的电动汽车起到了平衡电池功率和提高续航里程的作用.

ZnCo_(2)O_(4)-ZnO@C@CoS核壳复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器以其高功率性能、稳定的循环性能和优良的安全性等独特优势,作为储能器件在新能源汽车和移动电子设备等方面极具前景。然而,其能量密度相对较低,限制了实际应用。为提升电化学活性,本研究通过简便的溶剂热法、煅烧处理和电化学沉积技术,在碳包覆的ZnCo_(2)O_(4)-ZnO微球上沉积了CoS纳米片(ZCO-ZO@C@CoS)。碳层不仅可以促进电子传输,增强导电性,还提升了结构的稳定性;CoS纳米片之间形成的开放网络空间促进了离子快速传输。此外,CoS纳米片具备丰富的电活性位点,实现了快速可逆的氧化还原反应;核壳结构内部的纳米线、碳层和外层纳米片的共同作用,有效提升了材料的整体电化学性能。因此,ZCO-ZO@C@CoS在1.5 A·g^(−1)时的比电容达到1944 F·g^(−1)(972.0 C·g^(−1)),20 A·g^(−1)高电流密度下循环10000次后比容量保持率为75%。由ZCO-ZO@C@CoS(正极)和活性炭(负极)组成的非对称超级电容器器件也表现出优异的比电容、高的倍率性能和优异的循环稳定性,显示出良好的应用前景。

高性能钴铝双金属氢氧化物超级电容器储能性能研究

设计高性能电极材料是提高超级电容器比电容的关键,具有挑战性。在此通过简单的共沉淀法制备了具有三维层状结构的电极材料。电化学测试表明,CoAl-LDH电极在1 Ag−1时的比电容可达805.0 Fg−1,循环4000圈后,比电容仅衰减5.7%。将CoAl-LDH作为正极,办公废纸衍生的碳材料AC为负极构建非对称超级电容器。基于CoAl-LDH//AC的非对称超级电容器(ASC)在749.2 W kg−1时具有34.9 Wh kg−1的高能量密度,并且在3000次循环后具有出色的容量保持率95.6%。并由两个串联器件驱动风扇模型和小船模型。

双添加剂低浓度水系硫酸盐电解液用于2V碳-碳超级电容器

为了解决水系电解液在超级电容器中电压窗口低、能量密度小的问题,研究了含有0.5 mol/L硫酸钾(K_(2)SO_(4))以及聚乙二醇(PEG)和碱金属碘化物(AMI)双添加剂的低浓度中性水系电解液在碳-碳超级电容器中的应用。首先在0.5 mol/L K_(2)SO_(4)中添加PEG,由于H2O-PEG之间的相互作用,3%质量分数的PEG添加剂使得0.5 mol/L K_(2)SO_(4)电解液的电化学稳定窗口达到4.70 V。该0.5 mol/L K_(2)SO_(4)+3%PEG电解液应用于以商业活性炭YP-50F作为电极材料的碳-碳超级电容器中,可在2V条件下稳定循环10000次。进一步添加AMI(LiI、NaI或KI)氧化还原添加剂来增大比电容和能量密度,使法拉第反应的比电容进一步提高到400 F·g^(-1)以上,是原始0.5 mol/L K_(2)SO_(4)+3%PEG电解液的3.5倍,能量密度达到50 W·h·kg^(-1)以上。此外,根据电双层电容器的离子孔尺寸匹配理论,LiI和NaI被证明是比KI更有效的添加剂,它们能使得YP-50F丰富的亚纳米孔得到更有效的利用。因此,PEG和AMI的协同作用为超级电容器水系电解液的开发提供了一种可行的方案。

兼具高质量和高体积能量密度的水系全金属氧化物不对称超级电容器（英文）

超级电容器只有兼具高质量和高体积能量密度才能拥有更广泛的应用价值.本文采用具有纳米结构及高填充密度的RuO_2(纳米球,1.69 g·cm-3)和Co-Ni氧化物(纳米片,2.14 g·cm-3)分别作为负极和正极材料,成功地构筑了氧化物非对称超级电容器.所得不对称超级电容器具有高电压窗口、高质量比容量(217.5 F·g-1)和高体积比容量(412.3 F·cm-3)、高质量能量密度(61.8 Wh·kg-1)和高体积能量密度(121Wh·L-1)的优良性能,在1.4 V的电压下以2 A·g-1的电流密度历经5000次循环后比容量保持率为87%.

基于水系超级电容器的工作电压扩充研究进展

随着便携式可穿戴电子设备的快速发展,柔性超级电容器储能设备变得越来越重要。其中廉价和环保的水系超级电容器具有高导电性、高倍率性能和长循环寿命,但是因其不能完全利用电活性材料的电化学窗口,造成能量密度相对较低。文章通过解析水系超级电容器电压受限机制,从电容器正负极非对称设计、电解液的调控和电极表面的改性3个方面,对现有扩充工作电压方法的研究现状进行总结,为基于水系超级电容器的工作电压扩充研究提供参考。

炭基非对称型超级电容器的研究进展

基于碳材料的超级电容器因其高功率密度、快速充放电能力而在电化学储能技术领域发挥着重要的作用,但是较低的能量密度严重限制其发展应用。相较于常规对称型超级电容器,非对称型超级电容器可以充分利用理论工作电压窗口,大幅拓宽工作电压进而提升整体能量密度。本文简单介绍了非对称型超级电容器的优势与分类,以及在电极电位拓宽策略方面的最新研究进展,为未来开发新型超级电容器提供参考方向。

3D多孔FeC2O4/石墨烯电极用于高性能25 V水系非对称超级电容器（英文）

本文制备的三维多孔结构FeC2O4/石墨烯复合材料,在不添加粘结剂时可作为超级电容器电极.复合材料由大孔石墨烯和微介孔FeC2O4组成.通常,水分解电压为1.23V,对于以水系为电解液的不对称超级电容器,电压窗口限制为2V.当以FeC2O4/rGO水凝胶作为负极,以纯rGO水凝胶作为正极时,在KOH(1.0mol/L)电解质中不对称超级电容器电压窗为1.7V,在中性Na2SO4(1.0mol/L)电解质中可达到2.5V,相应地,组装的非对称电容器性能优异,能量密度为59.7Wh/kg.通过将具有微介孔结构的金属氧化物与石墨烯相结合,制备在不添加导电剂和粘合剂时直接用于组装不对称超级电容器的电极材料.

活性炭基Li_2SO_4水系电解液超级电容器

采用中性Li2SO4水溶液代替H2SO4和KOH作为电解液制备了活性炭(AC)基对称型超级电容器,使水系超级电容器的工作电压由1.0V提高到了1.6V.采用循环伏安和充放电测试研究了电容器的稳定电化学窗口.电化学充放电测试表明电容器在0.25A.g-1电流密度下单电极比容量可达129F.g-1,在功率密度为160W.kg-1时能量密度达到10Wh.kg-1(以正负极活性物质的总质量计).1.6V恒压充电1h后电容器漏电流为0.22mA.超级电容器的库仑效率接近100%,充放电循环5000次后容量仍可保持在92%以上.研究了电解液的浓度对电容器电化学性能的影响,发现随着Li2SO4浓度的增大电容器的电荷转移电阻显著减小,大电流充放电性能提高.活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器具有工作电压高、能量密度高和对环境友好等优点,因此有很好的产业化前景.

混合型水系超级电容器建模及其参数辨识

论文在深入分析混合型水系超级电容器工作机理的基础上,提出并建立一种可描述其充放电外特性的等效电路模型。首先对混合型水系超级电容器各组成元件进行单独建模;然后综合构成其整体等效电路模型;随后详细讨论了模型参数的辨识方法,推导了参数辨识的模型结构,并采用限定记忆递推最小二乘法辨识模型参数;最后利用实验数据对所建立的模型进行仿真分析和验证。实验和仿真结果证明了本文所建立模型的准确性。

非对称型电化学超级电容器的研究进展

非对称型电化学超级电容器是一种介于超级电容器和二次电池之间的新型储能元件,它同时具备超级电容器和二次电池的特性,即高的比能量和比功率、良好的快速充放电能力和循环性能。综述了非对称型电化学超级电容器的工作原理和研究进展。

NiO/AC非对称超级电容器的研究

通过热处理球形Ni(OH)2得到NiO粉末,将其作为正极与活性炭(AC)负极组装成非对称超级电容器,用恒流充放电测试分析了超级电容器的电容特性。讨论了正负极活性物质比例、充放电电流和热处理时间对超级电容器比电容量、内阻的影响。结果表明:正负极活性物质比为1∶3,工作电流密度为200 mA/g,当Ni(OH)2的热处理时间为2h,充电电压为1.3 V时,超级电容器的双电极比电容量可达71.5 F/g。

掺CeO_2纳米MnO_2非对称超级电容器的研究

采用化学共沉淀法制备出超级电容器用掺CeO2的MnO2电极材料,通过XRD、SEM对样品进行了表征,研究了掺杂量对MnO2电极稳定性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100nm;在6mol/L的KOH电解液中,该掺杂MnO2电极材料具有优良的电容行为和循环稳定性能。当掺CeO2量为10%(与MnO2的质量比)时,在电流密度为250mA/g时,比电容量达257.68F/g;循环500次,容量仅衰减1.18%。

介孔-C/MnO_2 非对称超级电容器的研究

以氧化硅介孔分子筛SBA-15为模板制备出介孔MnO2和介孔炭,并分别作为正极和负极在6mol·L-1KOH电解液中组装出新型非对称超级电容器.小角X射线衍射(LXRD)、透射电镜(TEM)以及N2吸附-脱附测试表明样品具有介孔结构,且比表面积较大,孔径分布范围较窄.采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学方法考察了非对称超级电容器的性能.在0.1A·g-1电流密度、不同充放电电位下进行研究,得出最佳充放电电位为1.8V.结果表明,在0.1A·g-1电流密度、1.8V的充放电电位下电容器的充放电性能良好,等效串联电阻(ESR)为1.15Ω,功率密度为89.0W·kg-1,能量密度达31.3Wh·kg-1,首次放电比容量为76.7F·g-1,经过1000次循环容量仍保持在69.5F·g-1.

活性炭在不对称超级电容器中的电化学行为

主要研究活性炭(AC)作为不对称超级电容器的负极在低电位下的电化学行为。通过循环伏安实验,探讨了有机电解液中活性炭电极在低电位下可能发生的电化学反应,指出了活性炭应用于不对称超级电容器中的电位变化区间在4～0.8V(vs.Li+/Li)。当活性炭负极电位低于0.8V时,因为Li+的还原使活性炭比电容下降;通过恒流充放电实验,计算了活性炭电极在不同电位范围内的电容器性能参数,活性炭负极充电截止电位在0.8V时,比电容达到117.8F/g,不对称超级电容器的比能量达到55.2Wh/kg,同时库仑效率达到92.8%。

基于CoNi-双金属氢氧化物//AC非对称超级电容器的构筑（英文）

以高电容特性的CoNi-LDH作正极,活性炭作负极,6 mol/L KOH溶液为电解液构筑CoNi-LDH/AC非对称超级电容器。由于这两种材料在同一种电解液中发生可逆循环时对应的电化学电势范围不同,因此通过组合这两种电极材料可以有效地解决对称电容器工作电压低的问题。用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对其电化学性能进行研究。结果表明,所组装非对称电容器在碱性水系电解液中,其工作电压可以达到1.5 V。通过比较它与基于两种电极材料对称电容器的能量密度-功率密度曲线可以看出,非对称电容器的性能有了很大提高,在功率密度为102.3 W·kg^(-1)时,其能量密度可以达到46.3 Wh·kg^(-1)。

非对称超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器以其高功率、长周期使用寿命、快速充放电和环保等特点已成为最有前途的储能系统之一.然而,传统超级电容器固有的低能量密度严重限制了它们的广泛应用,使用两种不同的电极材料组装的非对称超级电容器具有工作电压窗宽的明显优点,从而显著提高了能量密度.综述了近年来在非对称超级电容器领域取得的进展,重点是对其电极材料的广泛研究,以及讨论了当前的挑战和未来的展望.

用于非对称超级电容器的VN制备及性能研究

以五氧化二钒为原料,通过熔融发泡法制备五氧化二钒发泡材料,采用不同氨解温度制备了VN材料,并对材料进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、孔径分析和电化学性能测试。结果显示氨解温度为800℃时制备的VN材料具有最好的性能,比表面积为87.5 m^2/g,SEM显示其颗粒均匀分布、无团聚现象,在0.5 A/g电流密度下放电比电容为201 F/g,具有良好的可逆性,库仑效率大于90%。

非对称超级电容器的金属氧化物电极研究进展

简单介绍了非对称超级电容器及其对电极的要求,具体介绍了非对称超级电容器电极中应用于赝电容电极的金属氧化物,详细阐述了RuO_(2)、MnO_(2)和V基氧化物。其中RuO_(2)具备高能量密度和高导电率;MnO_(2)能量密度稍差但无毒副性,价格低廉;V基氧化物循环稳定性较差但是能量密度高。一般来说金属氧化物都有各自的缺憾,因此本文提出了“金属氧化物性能的改善,通常通过与其他材料杂化或是构建特殊的纳米结构”的论点,并围绕论点举例讨论。最后展望了非对称超级电容的赝电容电极未来改进方向。

二氧化锰基非对称超级电容器的研究进展

非对称超级电容器(ASCs)是由两个不同的电极组成,因其可使器件的工作电压最大化,从而提高其能量密度,而备受关注。二氧化锰(MnO_(2))的理论比电容高、价格低、储量丰富和环境友好性等特征,是一种理想的超级电容器活性电极材料。本文综述了ASCs的组装原则及MnO_(2)水系、固态非对称超级电容器的研究进展,并展望了提高MnO_(2)基超级电容器能量密度的研究策略。