AC/PEDOT复合材料的制备及电化学性能

采用原位聚合法,在活性碳(AC)颗粒上生长聚3,4乙烯二氧噻吩(PEDOT)来制备活性碳/聚3,4乙烯二氧噻吩(AC/PEDOT)超级电容器复合电极材料,并研究不同配比复合材料的电化学性能。采用X射线衍射、扫描电子显微镜及傅里叶红外等技术对样品进行表征,采用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等方法对样品进行了电化学性能测试。结果表明,AC与PEDOT的复合可大幅度提高比容量,当n(AC)∶n(PEDOT)=10∶1,电流密度为1A/g时,比容量可达250F/g,比AC的比容量提高了95.3%,经1 000次充放电后,电容保持率为80.4%,具有循环稳定性能好,低内阻0.29Ω等优点,有望实现碳基超级电容器的小型化。     

AC/MnO2/CNTs三元电极材料的制备及其电化学性能研究

以硫酸锰(MnSO_4)和高锰酸钾(KMnO_4)为反应物,以碳纳米管(CNTs)为载体,通过液相合成法制备纳米MnO_2/CNTs复合材料,将其按一定比例与活性炭均匀复合制备AC/MnO_2/CNTs三元复合电极并组装成电容器。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对复合材料成分、晶型、形貌进行表征,并通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试研究AC/MnO_2/CNTs复合电容器电化学性能。结果表明:复合电容器在1mol/L(NH_4)_2SO_4电解液中具有良好的充放电可逆性,其比电容随MnO_2含量增加呈现先增大后减小的趋势,当MnO_2/CNTs含量为30%时,电容值达到最高,为528F/g。     

水热法和微乳液物理混合法制备水合氧化钌/活性炭复合电极材料及其电化学性能

通过水热法和微乳液-物理混合法制备了两种水合氧化钌/活性炭复合电极材料(HD和MP)。采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),N2吸附等方法对材料的晶型、形貌、比表面积和孔结构进行了表征;用循环伏安,恒流充放电和交流阻抗等方法研究它们的电化学性能。结果表明,通过水热法制得了薄膜状RuO2·xH2O/AC复合材料,性能明显优于微乳液物理混合法制备的球状RuO2·xH2O/AC复合材料。HD材料在电流密度为3mA/cm2时,比电容(Cp)为337F/g,比MP的241F/g高39.6%,在电流密度为60mA/cm2时,其功率为1072W/kg,比MP的875W/kg高22.5%。HD材料适合大电流快速充放电,电阻小,循环充放电性能优异,经1000次恒流充放电测试,容量保持率为99.8%。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

基于纸纤维/晶须状碳纳米管/活性炭三元无金属集流体复合纸电极的柔性超级电容器

以纸纤维(PF)为基体,晶须状碳纳米管(WCNT)和活性炭(AC)为功能添加物,采用真空抽滤法制成PF/WCNT/AC三元无金属集流体复合电极。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼(Raman)光谱仪对其进行表征和分析,采用两电极测试体系对组装的超级电容器性能进行测试。结果表明,与涂布法所得的铝箔集流体(Al/WCNT/AC)电极相比,由PF/WCNT/AC三元复合电极组装的超级电容器比电容大幅提高,并展现出良好的充放电性能。在1mV/s的扫描速率下比电容达325F/g,几乎是Al/WCNT/AC超级电容器(108.7F/g)的3倍。PF/WCNT/AC超级电容器在0.4A/g电流密度下的比电容为95F/g,在3.2A/g电流密度下的比能量与比功率分别为36.76 Wh/kg、5.52kW/kg。     

MnO_2-CNTs复合材料的合成及其超级电容器性能研究

采用液相沉淀法在碳纳米管（CNTs）的表面沉积MnO2纳米颗粒,制得了MnO2-CNTs复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对材料的微观结构及成分进行了表征。利用电化学循环伏安和恒电流充放电对材料进行电化学性能测试,表明MnO2-CNTs复合材料结合了MnO2较高的质量比电容和CNTs较好的电化学稳定性的优点,质量比电容为220F/g。并将MnO2-CNTs复合材料与活性炭（AC）组装形成非对称超级电容器,发现MnO2-CNTs与AC质量比为0.75：1时,质量比电容达到最高,为306F/g。非对称电容器性能较对称电容器有较大幅度的提高,并且具有良好的电化学稳定性。     

淀粉还原制备纳米MnO_2超级电容器电极材料

采用氧化交联淀粉还原高锰酸钾制备出了超级电容器纳米MnO2电极材料.通过XRD和SEM对电极材料进行了表征,采用电化学测试手段对电极材料在lmol/L Na2SO4溶液中的电容特性和比容量进行了分析.结果表明,采用该方法所制备的材料为无定型的(а-MnO2,颗粒尺寸在100～150nm左右;循环伏安和恒流充放电试验测试结果表明,а-MnO2电极具有良好的电容特性.在放电电流为100 mA/g时,其比容量高达158 F/g.     

Co~(3+)的掺杂对LiMn_2O_4电化学性能的影响

使用Li(AC)、Mn(AC)2和Co2O3为原料,通过高温固相两段烧结合成法合成了LiCoxMn2-xO4(x=0;0.1;0.2;0.3)锂离子二次电池正极材料。合成条件:n(Li)∶n(Mn)∶n(Co)=1.2∶2-x∶x,首次烧结温度450℃,烧结时间6h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为72h。对合成材料进行了XRD结构表征、SEM表面形貌表征和充放电测试及循环伏安测试。结果表明:合成a、b、c、d 4组样品为尖晶石结构,合成产物无杂质,结晶度较高;样品粉末的SEM图表明:尖晶石LiCoxMn2-xO4颗粒表面形貌为球形结构,没有尖锐突起,颗粒大小为400nm左右。掺杂Co3+合成的正极材料在充放电倍率为0.2C时,首次充放电容量分别为:82mAh/g、80mAh/g;经过50次循环时,充放电容量分别为80mAh/g、79mAh/g。在充放电倍率为0.5C时,首次充放电容量分别为72mAh/g、70mAh/g,经过50次循环时,充放电容量分别为70mAh/g、69mAh/g。     

离子液体在中孔炭中的电化学性能研究

对以离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)做电解液,热固性酚醛树脂为前驱体添加纳米硅颗粒制备的中孔炭做电极构成的电化学双电层电容器的电化学行为进行了探讨.循环伏安和恒流充放电测试结果表明,离子液体在中孔炭中表现为优秀的电化学行为,大电流充放电时具有良好的电容特性,其比电容在1mA/cm2时为120F/g,充放电效率达92%,表明中孔炭非常适合离子液体电解液.     

超级电容器MnO2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为催化剂,制备碳气凝胶(CRF),并以KMnO4和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用了化学沉淀法制备MnO2/CRF复合材料.用N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所制备的MnO2、CRF和MnO2/CRF复合材料进行了表征,结果表明碳气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,所制备的MnO2为纳米级颗粒,复合材料为纳米级粉体.并对不同配比的MnO2/CRF复合材料的电化学性能进行了研究.循环伏安、恒流充放电实验表明了所制备的MnO2/CRF复合电极材料具有良好的可逆性和充放电性能.当MnO2含量为60%时,MnO2与碳气凝胶复合制成的新型电极材料具有226.3F/g的比电容,比碳气凝胶电极的比电容提高了1倍.此外,对复合电极的循环寿命进行了研究,表明复合电极具有良好的循环充放电性能.