NaOH活化制备超级电容器用活性炭球电极材料

以NaOH为活化剂、采用蔗糖水热法,制备超级电容器用高比表面积球形活性炭电极材料。采用标准N2吸附法、SEM和XRD对活性炭的结构进行表征,用恒流充放电测试其在1mol/L Et4NBF4/PC电解液中的电化学性能,并将其与日本商业电容炭YP17进行了比较。结果表明:ζ(NaOH∶活性炭)为5∶1、600℃活化1h制备的球形活性炭比表面积为3261m2/g,其比电容可达156F/g,远大于YP17(108F/g),大电流倍率性能突出。     

有机双电层电容器用活性炭电极的修饰

利用石墨、炭黑、碳纳米管三种导电碳材料,对高比表面积活性炭进行掺杂修饰,制备有机电解液双电层电容器用薄膜电极。经电化学测试发现,在 1 mol/L 的 LiPF6/EC-DEC(体积比 1∶1)溶液中,经不同导电材料修饰后的活性炭电极,其单电极比容量和大电流充放电性能均有较大改善。其中,掺杂 10%(质量分数)碳纳米管的活性炭电极,在 330 mA/g 电流密度下的单电极比容量可达 81 F/g,比未掺杂活性炭电极 60 F/g 的比容量提高了 35%;电流密度从 60 mA/g 增至 330 mA/g,该电极的容量保持率为 79.4%。     

超高比表面积活性炭结构与比电容的关系

在非水电解质体系中,用恒电流充放电法测定所制活性炭电极的双电层比电容,研究了活性炭的结构对比电容的影响。结果表明,超高比表面积活性炭(SBET≥2500m2/g)比表面积为2827m2/g时,电容器比电容值高达101.6F/g,是比表面积为1384m2/g的普通活性炭电容器比电容的2.4倍。提高活性炭中2～4nm孔所占的百分率,能有效地提高电容器比电容。     

双电层电容器用酚醛树脂基活性炭的制备

以酚醛树脂为原料,KOH为活化剂制备双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。考察了工艺因素对活性炭比电容的影响,探讨了酚醛树脂基高比表面积活性炭作双电层电容器电极的电化学特性。结果表明,在固化温度为150℃、炭化温度为700℃,ζ(碱/炭)为4,活化温度为800℃时,制得的高比表面积活性炭双电极比电容可达74.2 F/g。     

氧化镍超电容器的研究

使用传统的水解方法制备氢氧化镍胶体 ,在 30 0℃下进行烧结处理后得到具有特殊微结构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 2 40 F/ 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 ,是一种极具发展潜力的储能器件     

活性炭-聚吡咯混合电容器的电化学性能

低温下(0℃)化学氧化合成了盐酸掺杂聚吡咯。分别以聚吡咯和活性炭为电极材料组装成电化学电容器。采用扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试仪研究了混合电容器的电化学性能。结果表明:低温下合成的聚吡咯呈颗粒状堆积,粒径为100～300nm;电流密度为6×10–3A/cm2时,混合电容器在1mol/LNa2SO4电解液中比电容高达178.6F/g,100次循环后比电容为初始容量的88.4%,漏电流仅为0.16×10–3A/cm2。     

以杏胡壳为前驱体制备超级电容器炭材料

以杏胡壳为原料,依次采用高温炭化和表面氧化改性的方法制备活性炭电极材料;采用扫描电子显微镜(SEM)表征材料的形貌;室温下,在三电极电化学体系,以2 mol/L的KOH溶液作为电解液,通过循环伏安、恒流充放电、电化学交流阻抗和循环稳定测试分析炭电极材料的电化学性能。研究结果表明:经硝酸氧化改性后的杏胡壳活性炭的综合电化学性能得到了显著提高,在0.5 A/g电流密度下,杏胡壳活性炭质量比电容达到196 F/g。在2 A/g的电流密度下充放电循环2500次后,电容保持率达到99%,展现出优异的电化学性能。     

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%。     

CaMoO4/GO复合材料的制备及其超级电容器性能

采用水热法成功合成了CaMoO₄/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能研究合成的纳米复合材料。结果表明,CaMoO₄/GO电极在电流密度0.5 A/g时比电容高达571.82 F/g,并且在1 A/g的电流密度下,经过1000次循环后的比电容保持率仍为84%。为了测试电极材料的实际应用效果,全固态超级电容器(ASC)分别使用CaMoO₄/GO和活性炭(AC)作为正极和负极进行组装。组装的ASC在功率密度1710.3 W/kg下显示出25.18 W·h·kg^-1的能量密度,并且能通过串联4个ASC为红色发光二极管供电。上述结果表明CaMoO₄/GO电极材料在高性能储能设备的应用中具有非常大的潜力。     

Sb掺杂SnO_2修饰双电层电容活性炭电极的研究

应用sol-gel浸渍与热处理工艺相结合,在活性炭表面包覆Sb掺杂的SnO2薄膜对电极进行修饰,构成AC-SnO2/KOH/AC-SnO2双电层电容器,测试结果表明,400 mA/g电流密度条件下,修饰后的双电层电容器在0.001～1.5 V相对较高电压区间的放电容量,比AC/KOH/AC双电层电容器在0.001～1.0 V电压区间高36%,但AC-SnO2的单电极比电容仅为AC单电极比电容的91.9%;当电流密度大于400 mA/g,两种电极的大电流性能相当。     

双电层电容器高比表面积活性炭的研究

以石油焦为原料,KOH和NaOH为活化剂制取双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。考察了活化剂的种类及其与石油焦配比对活性炭比电容的影响,并对KOH和NaOH的混和物在活化过程中金属K和Na的协同作用进行了初步探讨。研究结果表明控制适宜的活化工艺条件可制得比电容高达52.60 F/g的高比表面积活性炭,用它组装成的双电层电容器具有良好的充放电性能。     

Polypyrrole‐Derived Activated Carbons for High‐Performance Electrical Double‐Layer Capacitors with Ionic Liquid Electrolyte

As electrical energy storage and delivery devices, carbon‐based electrical double‐layer capacitors (EDLCs) have attracted much attention for advancing the energy‐efficient economy. Conventional methods for activated carbon (AC) synthesis offer limited control of their surface area and porosity, which results in a typical specific capacitance of 70–120 F g^?1 in commercial EDLCs based on organic electrolytes and ionic liquids (ILs). Additionally, typical ACs produced from natural precursors suffer from the significant variation of their properties, which is detrimental for EDLC use in automotive applications. A novel method for AC synthesis for EDLCs is proposed. This method is based on direct activation of synthetic polymers. The proposed procedure allowed us to produce ACs with ultrahigh specific surface area of up to 3432 m² g^?1 and volume of 0.5–4 nm pores up to 2.39 cm³ g^?1. The application of the produced carbons in EDLCs based on IL electrolyte showed specific capacitance approaching 300 F g^?1, which is unprecedented for carbon materials, and 5–8% performance improvement after 10 000 charge–discharge cycles at the very high current density of 10 A g^?1. The remarkable characteristics of the produced materials and the capability of the fabricated EDLCs to operate safely in a wide electrochemical window at elevated temperatures, suggest that the proposed synthesis route offers excellent potential for large‐scale material production for EDLC use in electric vehicles and industrial applications.     

改性活性炭双电层电容器电极材料研究

用氢氧化钾对普通活性炭活化改性,比表面积和总孔容由806m2/g和0.411cm3/g分别增加到1168m2/g和0.577cm3/g。用该材料制成硬币型双电层电容器,经测定炭材料比电容高达203.5F/g,提高了64%;等效串联内阻仅为1.94?,大电流放电时容量衰减小于10%。其突出优点是体积与面积比电容高达109.6F/cm3和17.4×10–6F/cm2。研究发现孔径分布于1.4～2.78nm的超微孔和小中孔,有利于电解质离子形成双电层而提高炭材料的电容量。     

双电层电容器及其复合电源系统的研制

碳基双电层电容器作为一种新一代储能系统具有广泛的应用.直流充放电、循环伏安特性以及交流阻抗等实验显示了本实验室制备的活性炭材料组装的电容器具有良好的电化学性能,比容量为173.2F/g,在大功率充放电条件下的活性物质的能量密度大于5.0Wh/kg,同时具有10⁵以上的循环寿命.由双电层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,在GSM、CDMA移动通讯系统以及电动车电源等领域具有广泛的用途.     

微波活化制备双电层电容器用活性炭的研究

以炭化椰壳为原料,微波活化制备出高比电容量双电层电容器用活性炭。考察了微波辐射时间、起电弧时间,以及KOH与炭化椰壳配比对活性炭比电容量的影响。结果表明,在微波辐射时间为7min,起电弧时间为5min,KOH与炭化料质量比约为3∶1时,比电容量达266.71F/g。以该活性炭作电极的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环稳定性能。     

微波法制备超级电容器用高性能活性炭电极材料

以石油焦为原料,KOH为活化剂,经微波加热活化,制备出了超级电容器用高性能活性炭电极材料。以制得的活性炭制成的电极片为电极,6mol/L的KOH溶液为电解液,组装了模拟电容器。研究了加热时间和碱焦比对活性炭比表面积及电容器性能的影响。研究表明:在KOH与石油焦按3∶1的质量比混合,微波辐射时间为15min时,制备的活性炭比表面积达2683m2/g,模拟电容器单电极比电容量达361F/g。     

5V型活性炭基超电容器的研制

详细探讨了活性炭基超电容器的电化学特性。直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示了采用二次刻蚀方法制备的活性炭材料具有良好的容量性能和功率特性,活性物质的比容量为173.2 F/g,在大功率充放电条件下以活性物质为电极的电容器的比能量大于5.0 Wh / kg。采用新型工艺开发的 5 V小型电容器电容量达到3 F以上且电容器电阻低于120 mΩ,具有良好的电化学特性。