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。

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.

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。

实用型电化学双电层电容器制备

将经过二次活化处理的活性炭材料制作的电极片组装成碳基电化学电容器.通过恒电流充放电实验,表明其具有良好的电化学充放电性能——活性物质的比容量为173.2F/g.恒功率充放电实验证明该电容器在大功率充放电条件下活性物质的能量密度大于5.0W·h/kg.电化学电容器与镍氢电池组成的复合电源系统具有优良的脉冲充放电特性,脉冲性能与镍氢电池相比有明显的提高,可以应用于GSM,CDMA移动通讯系统.初步探讨了高电压型电容器的制备工艺。

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。

锌离子混合超级电容器电极材料研究进展

锌离子混合超级电容器兼具了锌离子电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度和高循环稳定性的优点,在便携式电子设备和电动汽车领域具有极高的应用前景。本文介绍了锌离子混合超级电容器的工作原理,全面系统梳理了碳材料(活性炭、多孔碳、碳纳米管、石墨烯、生物质衍生碳和MOFs/COFs衍生碳)和赝电容材料(二氧化钌和MXene基材料)等电容型电极材料的储锌能力,归纳了金属锌、锰基氧化物和钒基氧化物等电池型电极材料的研究进展,指出高性能锌离子混合超级电容器电极材料目前所面临的挑战及未来的发展方向。

非对称型超级电容器的研究现状

非对称型超级电容器作为超级电容器的新生代,具有比能量高、比功率大和循环性能良好等优点。综述了非对称型超级电容器的工作原理及发展现状,认为廉价易得、性能优良的金属氧化物、导电聚合物等与高比表面积碳材料的复合与匹配,不同孔隙结构的碳材料、水合金属氧化物等作为电容器正负极,可能是非对称超级电容器的研发方向。

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.

Li_4Ti_5O_(12)/AC非对称型超级电容器的性能研究

本文采用青岛翰博科技有限公司提供的Li4Ti5O12电极材料和自制的AC/Li4Ti5O12复合电极材料分别与活性炭(AC)组装非对称型超级电容器,考察了恒流充放电等电容器性能。结果表明,在电流密度5 mA/cm2(289 mA/g)下,Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的容量密度、能量密度、功率密度分别为51 F/g、56 Wh/kg、809 W/kg,高于对称型超级电容器(AC/AC)的电化学性能;并且当AC/Li4Ti5O12复合电极中Li4Ti5O12含量为30%时,AC/Li4Ti5O12/AC非对称型超级电容器的能量密度和功率密度相对较高,分别为117 Wh/Kg、760 W/Kg。

非对称型超级电容器电极材料研究进展

非对称型超级电容器结合了双电层电容器和法拉第准电容器的优点,具备高能量密度和功率密度、循环寿命长等特性,成为近年来超级电容器领域的研究热点。非对称型超级电容器电极材料包括碳材料/过渡金属氧化物体系、碳材料/导电聚合物体系和金属氧化物/导电聚合物体系,综述了非对称型超级电容器电极材料的类型及研究进展。

硬碳嵌锂负极非对称超级电容器

硬碳（hardcarbon）嵌锂实验及循环伏安测试表明，该硬碳表面形成SEI（solidelectrolyteinterface）膜的电位区间为1．O～O．5V，并且SEI膜主要在首次阴极化过程中形成；嵌脱锂反应电位区间为O～0．5V。硬碳负极与活性碳（activatedcarbon）正极组装成非对称超级电容器，电化学测试表明，当电流密度由25mA／g增大到100mA／g时，其比容量保持率为87．3％；它的质量能量密度分别为8．52和7．44Wh／kg。

镍钴层状双氢氧化物超级电容器材料的制备及性能

过渡金属特别是镍和钴元素以其优异的电化学性能和丰富的自然资源在储能电极材料的研究和开发中得到了广泛的应用,其中,镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDH)电极材料因形貌易调控和高比电容等优点而备受关注。对NiCo-LDH超级电容器材料的制备方法和材料改性(离子掺杂和材料复合)进行综述,讨论了制备方法对材料微观结构及其电化学性能的影响。

泡沫镍上原位合成N-F@Co_(3)O_(4)超级电容器电极

文章在泡沫镍上原位制备了N、F共掺杂的Co_(3)O_(4)纳米松针,具有高度均匀的形状和尺寸以及丰富的氧空位。制备的N-F@Co_(3)O_(4)@NF电极在5 mA/cm2可提供2320 mC/cm^(2)(1260 F/g)的超高比容量,经过5000次循环后,其比电容的保持率为110%,具有优异的循环耐久性。均匀的形状和尺寸、丰富的氧空位以及N、F共掺杂是获得优异电化学性能的关键因素。具体来说,这些特性有利于电子快速转移、活性界面完全暴露、增加电导率和提供丰富的法拉第氧化还原活性。其优异性能表明,N-F@Co_(3)O_(4)@NF电极是一种优良的高性能超级电容器材料。

Cu-NiCoP微球的制备及其超级电容性能

过渡金属磷化物(TMPs)由于良好的导电性和高比容量,是有前景的超级电容器电极材料。本研究通过溶剂热和磷化反应制备了Cu-NiCoP微球,探究了Cu掺杂量对NiCoP的电化学性能影响。研究表明Cu掺杂量为5%时,材料的电化学性能相对最好,比电容达到1500 F/g(1 A/g的电流密度下),远高于未掺Cu的NiCoP微球(1025 F/g)。将5%Cu-NiCoP和活性炭分别作为正极和负极,组装成非对称超级电容器(ASC)。组装的ASC器件具有良好的循环寿命稳定性,在2 A/g电流密度下循环9200次后,容量保持率为76%。该ASC器件具有较好的倍率性能,在功率密度为750 W/kg时,具有84 Wh/kg的高能量密度。因此,本工作证明了Cu的掺杂可以有效改善NiCoP电极的电化学性能,也探索了Cu-NiCoP作为正极材料在超级电容器储能中的潜力。

CoS纳米材料的制备与电化学性能

采用简单的两步水热法在柔性碳纤维布上合成Co S纳米材料,通过扫描电镜、X射线衍射等对制品进行形貌及成分表征.采用三电极体系对纳米Co S电极材料进行电化学性能测试,结果表明,在22 m A cm??的电流密度下,其面积电容达到21.98 F cm??,而压降只有-0.018 V,10 000次循环充放电之后其电容保持率为85.7%,证明纳米Co S材料具有较大的电容量、良好的氧化还原可逆性和电化学稳定性,可作为非对称超级电容器的负电极材料.

黄铁矿型FeS_(2)纳米微球的制备及其超级电容性能研究

采用简单的溶剂热法,一步合成黄铁矿型FeS_(2)纳米微球,并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸脱附法表征材料的结构和形貌,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学交流阻抗(EIS)测试材料在3种常见电解液(6 M KOH,6 M NaOH和1 M Na_(2)SO_(4))中的超级电容性能。结果表明,产物为均匀的黄铁矿型FeS_(2)纳米微球,直径为300~600 nm,均呈现明显的赝电容特征。电解液为KOH时,比电容最高,电流密度为2 A/g时,比电容达到732.9 F/g;电流密度增大到20 A/g时,比电容仍能达到307.1 F/g。容量保持率为41.9%,表明所合成的FeS_(2)纳米微球是一种优异的超级电容器电极材料。

CoO@ Ni-Co-S无粘结剂电极材料非对称型超级电容器性能研究

采用水热法和电化学沉积法在泡沫镍上制备了CoO@ Ni-Co-S电极材料,并对其进行了SEM、XRD、XPS表征和电化学性能测试.结果表明:本材料具有较高的电化学性能,在电流密度为1 A/g时,比电容为1 352 F/g;电流密度为10 A/g时,比电容仍能达到1 055 F/g;进一步通过稳定性测试研究发现,在电流密度为2 A/g下充放电2 000次,电容保留率为87%.以CoO@ Ni-Co-S复合材料作为正极,活性炭作为负极构筑非对称型超级电容器,该装置在电流密度为1 A/g时,比电容为209 F/g,操作电压窗口为1. 7 V,功率密度为2. 99 k W/kg时,能量密度可达39. 7 Wh/kg.

致密型镍钴双金属氧化物电极制备及电容性能研究

本文探究了不同形貌的3种镍钴双金属氧化物,包括SW-NiCo2O4(自编织状)、NN-NiCo2O4(纳米针状)以及C-NiCo2O4(纳米片状),最终筛选出具有高负载量致密型电极-SW-NiCo2O4。这种自编织结构能够有效解决当活性物质增加时电容性能衰减问题,这对于储能设备性能提高十分重要,也是当前储能领域中的一项挑战。通过对比可知,NN-NiCo2O4的负载量最高,较其它两者分别提高了近2倍和5倍,为5.24mg·cm-2。电化学测试显示3种样品的质量比电容依次为:773F·g-1(NN-NiCo2O4)、685F·g-1(SW-NiCo2O4)和232F·g-1(CNiCo2O4),说明活性物质负载量的增加有利于电极材料比电容的提高。然而,SW-NiCo2O4拥有更加优异的倍率性能和循环稳定性,分别为89.1%(1~20A·g-1)和85%(0.5A·g-1, 5000圈)。分析认为,自编织状多孔道结构的NiCo2O4更加适用于制备致密型高密度电容器,进而拓宽了镍钴双金属氧化物在超级电容器中的应用前景。