石墨烯基电极材料在超级电容器中的应用

随着能源消耗的日渐增长,寻找低成本、环保、寿命长的储能设备迫在眉睫.在超级电容器领域,石墨烯电极材料以其高比电容、优异倍率性能、良好导电性等优势而受到广泛关注.对石墨烯材料的制备方法、电化学性能及相关机制做了总结,目的是研究不同结构的石墨烯材料对超级电容器性能的影响,并找到性能较为优异的石墨烯基材料.最后分析了石墨烯基...     

石墨烯基电极材料应用于超级电容器的研究进展

石墨烯基电极材料因其优异的物理、化学性能在超级电容器中有着广泛的应用前景。文章综述了石墨烯基超级电容器材料的最新研究进展,包括三维石墨烯材料、石墨烯-导电聚合物材料、石墨烯-过渡金属氧化物材料、其它石墨烯基材料等。并对石墨烯基电极材料应用到超级电容器中存在的问题进行了探讨。     

超级电容器研究及其应用

超级电容器是近年来发展起来的一种新型的储能装置，具有功率密度高、寿命长、使用温度宽及充电迅速等优异特性，对其的研究及应用也日益活跃。本文介绍了超级电容器的原理和分类，以及近年来超级电容器的发展和商业化进程。同时，也介绍了超级电容器的应用情况。随着电动车研究的兴起，超级电容器重要的研究方向之一是将其与高比能量的蓄电池连用，在车辆加速、刹车或爬坡的时候提供车辆所需的高功率，达到减少蓄电池的体积和延长蓄电池寿命的目的。纳米碳材料的出现和发展为超级电容量电板材料研究提供了新的发展方向，将给超级电容器性能提高提供广阔的发展思路和空间。     

稀土在超级电容器中的应用研究

将稀土应用到超级电容器电极材料中能够有效提升我国稀土资源的利用价值。本文对稀土离子、稀土氧化物、稀土硫化物以及含有稀土元素的钙钛矿材料在超级电容器中的应用现状进行概括。稀土离子电荷半径较大、电负性较小等特性能够显著提高电极材料的离子导电性、电化学活性和结构稳定性,进而提高超级电容器的整体性能。这不仅体现出稀土在超级电容器电极材料设计中的重要价值,更展现了其在能源存储领域的广阔应用前景。     

超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器作为一种新型储能元件,以其优异的电化学特性和环境友好性,受到广泛关注。超级电容器主要分为双电层电容和法拉第赝电容,分别通过电极/电解液界面的双电层和电极表面的可逆反应储能。超级电容器同时具有较高的功率密度和能量密度,这很大程度上归功于性能优良的电极材料。超级电容器的电极材料主要包括碳材料、导电聚合物材料和金属化合物材料。本文主要概述了超级电容器的分类、原理,以及三种电极材料的性能特点和发展现状。     

弱结晶二氧化锰超级电容器充放电分析

以等物质的量的高锰酸钾和乙酸锰为原料,采用机械化学法制备出弱结晶型α-MnO₂超级电容器电极材料.在1.2V电压内,200mA·g^-1电流密度下对对称型超级电容器进行恒流充放电测试.采用XRD法、循环伏安及交流阻抗法对充放电前后电极材料的结构以及电化学性能进行表征,首次采用求斜率法对充放电曲线分析.结果表明:超级电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;在循环过程中,电化学惰性物质Mn₃O₄生成,循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失;充放电曲线的法拉第电容特征逐渐消失而接近双电层电容理想曲线;超级电容器的比容量、等效串联电阻发生了对应的变化,其最大电极比容量达到416F·g^-1,经过近500次循环后,比容量为220F·g^-1.     

不同结构的超级电容器阻抗谱

研究了不对称超级电容器和碳/碳超级电容器在化成前后的阻抗谱变化规律.由锰酸锂(LiMn₂O₄,LMO)和活性碳(activated carbon,AC)组成的不对称超级电容器经过化成,电容器的高频(10 kHz)交流阻抗没有明显变化,而低频电容明显提高.不对称超级电容器由于采用电池型电极材料作为其中一极,使得其阻抗特性与碳/碳超级电容器的阻抗特性不同.通过对化成前后的超级电容器交流阻抗谱进行分析,利用复数电容和复数功率两种形式讨论了不对称超级电容器的阻抗变化规律,确定了不对称超级电容器的时间常数;通过碳/碳超级电容器与不对称超级电容器的阻抗行为的比较,说明电池型电极的引入对电容器的频率响应特性造成的影响.     

纳米MnO2超级电容器性能研究

采用液相反应制备了纤维状纳米MnO2，X射线衍射分析表明：产物是α-MnO2和7-MnO2组成的混合晶相。利用循环伏安和恒流充放电测试其电化学性能。在0．15V～0．75V(SCE)工作电压范围内考察了在不同浓度(NH4)2SO4电解液中的电容性能，结果表明：该电极材料在浓度为1mol／L的(NH4)2SO4中具有优异的电容性能；恒流充放测试其比容量可达142．2F／g。     

石墨烯的制备及其超级电容性能

以鳞片石墨为原料,采用化学氧化还原法制备了高品质的石墨烯.借助X射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、氮气吸附-脱附实验、恒流充放电实验、循环伏安法和交流阻抗谱技术对石墨烯的结构、形貌、表面性能和超级电容性能进行了系统研究.X射线衍射、扫描电镜和透射电镜结果表明,石墨烯整体上呈现无序结构,外观具有蓬松、透明的薄纱状及本征性皱褶,其BET比表面积为14.2m²·g^-1,总孔容为0.06cm³·g^-1,平均孔径为17.3nm.交流阻抗谱测试结果表明,石墨烯电极具有较小的阻抗,其等效串联电阻为0.16 Ω,电荷传递电阻为0.55 Ω.恒流充放电和循环伏安测试结果显示：石墨烯电极具有良好的功率特性和循环稳定性,电容特征显著.在2、5、10和20mV·s^-1扫描速度下的放电比电容分别为123、113、101和89 F·g^-1;即使是50mV·s^-1的高扫速,放电比电容仍可达69F·g^-1.     

镍基电极材料在超级电容器中的制备与应用

Ni因其价格低廉和对环境友好,被视为具有发展潜力的超级电容器电极材料之一;且它与其他电极材料复合可以有效阻止团聚反应的发生,能大大改善材料的电化学性能。近年来Ni的(氢)氧化物与碳材料、聚合物等复合制备新的电极材料已经成为储能领域研究的热点。介绍了Ni的化合物作为电极材料储能的机制以及在复合电极材料中的应用,综述了近年来国内外报道的各类镍基复合电极材料的研究进展,并对其今后的发展趋势进行了展望。     

超级电容器用羧基氧化钌薄膜的充放电性能

以RuCl3.3H2O异丙醇溶液为前驱体,分别加热到250、270、300和400℃制备超级电容器用羧基氧化钌薄膜。借助红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜和电化学分析仪等手段,研究薄膜的物相结构、微观形貌和电容性能。结果表明:经270℃保温2 h处理后,薄膜的成分为羧基氧化钌。随热处理温度升高,薄膜的比电容逐渐降低,快速充放电性能提高。薄膜的比表面积为88 m2/g;薄膜的比电容达到859 F/g,附着力为20.13 MPa,16 000次循环充放电后比电容保持在充放电循环前的99.7%。     

用于非对称超级电容器的VN制备及性能研究

氮化钒即VN,具备较好的多价态和导电性这两个优点,所以其成为最新优良超级电容器材料的几率非常大,粒径小、表面积高的VN纳米晶对电化学性能具有显著的提升作用。VN材料的制备以五氧化钒(V_2O_5)粉末为原材料,以化合物粉末作为还原剂,利用熔融发泡法来完成V_2O_5发泡材料的制备,通过对不同氨解温度所制备出的VN材料进行一系列测试,以保证WN设备性能最优化目标。     

掺杂稀土金属改性二氧化锰/活性碳超级电容器的研究

以KMnO4, Mn（CH3COO）2·4H2O和活性碳为原料, 利用化学共沉淀法, 合成氧化锰/活性碳（MnO2/AC）电极材料, 同时在制备过程中分别掺杂硫酸钴（CoSO4）和氧化铒（Er2O3）、硫酸钴和硫酸镧 （La2（SO4）3）、硫酸钴和硫酸镍（NiSO4）. 采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了MnO2/AC的结晶结构及表面形态. 采用循环伏安 （CV）和恒流充放电技术研究了MnO2/AC的电化学性能. 结果表明, 掺杂Co和稀土元素La及Er的MnO2/AC比未掺杂的具有更宽的窗口电位, 表现出更好的电容性能. 掺杂后的MnO2/AC内阻值有所增加, 电容量有所减少. MnO2/AC电容为275 F·g^-1, 掺Co和La的为200 F·g^-1, 掺Co和Er的为193 F·g^-1, 掺Co和Ni的为174 F·g^-1.     

中国中车研制成功世界领先的大功率石墨烯超级电容

正由我国自主研制的新一代大功率石墨烯超级电容在中国中车株洲电力机车有限公司问世,其功率提升三倍,电能运用效率更高,可运用时间更长,性能指标居于世界领先水平。中国中车表示,在日前举办的浙江省科技成果暨新产品鉴定会上,中国工程院院士杨裕生、刘友梅和国家863节能储能项目专家张世超教授等9位专家一致鉴定:3 V/12 000 F石墨烯/活性炭复合电极超级电容和2.8 V/30 000 F石墨烯纳米混合型超级电容代表了目前世界超级电容单体技术的最高     

浙大研发超级电池“铝-石墨烯电池”

正浙江大学科学家研发出了一种铝-石墨烯电池被称为是超级电池。电容量不会降低,可反复使用近70年。在零下40℃到120℃的温度也可以正常工作。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向。这种电池经历25万次充电—放电循环,充放电效率仍高达91%,容量损失很小。也就是说,如果     

中国中车研制成功世界领先的大功率石墨烯超级电容

<正>由我国自主研制的新一代大功率石墨烯超级电容在中国中车株洲电力机车有限公司问世,其功率提升三倍,电能运用效率更高,可运用时间更长,性能指标居于世界领先水平。中国中车表示,在日前举办的浙江省科技成果暨新产品鉴定会上,中国工程院院士杨裕生、刘友梅和国家863节能储能项目专家张世超教授等9位专家一致鉴定:3 V/12 000 F石墨烯/活性炭复合     

超级电容器电池正极铝合金箔及其连铸连轧工艺研究

超级电容器即电化学电容器，是近年来发展起来的一种新型储能元件，通过离子吸附（双电层电容）或氧化还原法拉第反应导致电荷在电极中的储存。本文主要介绍了一种新型的超级电容器电池用正极铝合金箔材料及其加工工艺。     

MnO2超级电容器材料在中性电解质中的电化学特性

采用常温液相氧化法制备了MnO2超级电容器材料,并用X射线衍射(XRD)和循环伏安以及恒电流充放电测试等方法对所得的MnO2电极材料的结构和电化学特性进行了研究。结果表明:所得的水含MnO2·xH2O为无定型结构,该电极材料在硫酸盐水溶液中比在氯化物溶液中有更宽电位窗口,可达0～1 0V(vs.SCE),比电容达144 1F g,并具有良好的准电容特性和循环寿命。     

多元掺杂三维多孔镍基全固态超级电容器的研究

在60℃的离子液体中对NiCo_xO_y/NF三元电极材料进行研究,通过电沉积得到NiCo_xO_y/NF纳米片阵列电极材料,材料表面的元素Ni和Co都是以金属氧化物形式存在且均匀分布。比电容值最高可以达到1 626.7mF/cm~2,且保持率在90.2%。     

超级电容器用高比表面活性炭的制备与电化学表征

以富含多环芳香烃的廉价有机物为前驱体,采用化学活化方法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500～700 ℃范围内,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700 ℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700 ℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038 cm3/g,比表面积为1 959 m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210 F/g,等效内阻为0.9 Ω/cm2,10 mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗图谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.