预嵌锂石墨负极超级电容器的性能

以活性炭作为正极、预嵌锂石墨作为负极,制备高能量密度超级电容器。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗谱进行电化学性能测试。与传统双电层电容器(EDLC)相比,制备的超级电容器具有良好的电化学性能,工作电压从2.5 V提高到3.8 V,能量为EDLC的3.16倍;以200 m A/g的电流在2.2~3.8 V循环2 000次,放电电容保持率约为98.2%。     

调节正负极质量比提高电容器比能量

以活性炭为电极材料组装有机体系电化学双电层电容器(EDLC),探讨了正、负极质量比对有机体系EDLC电容性能的影响.在LiPF6/EC DMC电解液中,活性炭正极的比电容与负极相同,但工作电位窗口小于负极,放电比容量低于负极.当m(正极):m(负极)=1.8:1.0时,电容器可在0～3.0 V内稳定工作,比能量达36.8 Wh/kg,比正、负极质量相等的EDLC的比能量高48%.     

超级电容器储能机制研究获重大进展

<正>基于多孔活性炭材料和离子液体电解质的双电层电容器(EDLC)具有快速充放电、良好循环稳定性和宽工作电压窗口等优点,是一种极具前景的电化学储能器件。研究EDLC在离子液体中的储能机理,尤其是表征离子液体阴阳离子各自本征结构对多孔活性炭电容特性的影响作用机制、从微观层面揭示储能机理,对恰当选择离子液体,、进而合理构筑高性能EDLC具有重要指导意义。     

超级电容器用葛根基活性炭的制备及性能研究

以葛根为原料,通过K2CO3/KOH混合碱活化方法制备了高比表面积电极材料活性炭,采用氮气吸-脱附、X射线衍射光谱法(XRD)、恒流充放电以及循环伏安法考察活性炭样品的表面性质、孔结构以及电化学性能,进一步考察了碱活化浓度、活化温度对活性炭的比表面积、孔结构和电化学性能影响。结果表明:活性炭的最佳碱炭比为3∶1,活化温度为800℃,比表面积最高达2700 m2/g,在6 mol/L的KOH电解液中,超级电容器法拉第比电容为325 F/g,具有很好的电化学性能。     

热解/水热对稻壳焦改性产物电容特性的影响

以稻壳为原料,在不同活化温度下对热解焦和水热焦活化改性制备生物质活性炭,并对比研究其作为超级电容器电极材料的电容特性。采用工业分析、元素分析、扫描电镜对生物质焦的特性及形貌进行分析,采用X射线衍射、拉曼光谱、循环伏安测试、恒流充放电测试等方法对生物质活性炭的结构及电化学性能进行表征。结果表明,生物质焦活化改性产物具有优异的电容特性,且水热焦制备的生物质活性炭电容特性强于热解焦制备的生物质活性炭,800℃活化水热焦制备的生物质活性炭比表面积为3297m~2/g、电化学性能最好。此条件下,在6mol/L的KOH溶液中,电流密度0.2A/g时活性炭比电容高达353F/g,能量密度为12.26W?h/kg,且在10000次循环后比电容保持率为84.1%,表现出良好的倍率性能、充放电可逆性和循环稳定性。     

超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料

以过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用苯胺在改性活性炭表面原位聚合方法,制备了聚苯胺/活性炭复合物.研究了不同氧化剂用量,不同活性炭比表面积等对苯胺转化率及制得的复合材料电极性能的影响.在6 mol/L KOH电解液中,以Hg/HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试.结果表明,在活性炭与苯胺摩尔比较小时,随着氧化剂量的增加,苯胺转化率逐渐提高,制得复合材料的电容特性却显著下降.在保持苯胺与氧化剂摩尔比不变时,提高活性炭与苯胺的配比,可以一方面提高苯胺转化率,另一方面提高聚苯胺/活性炭复合材料比电容值.当活性炭、苯胺、过硫酸铵的摩尔比为7∶1∶1时,苯胺收率达到95%以上,制得电极材料的比电容值由纯活性炭的239 F/g提高到409 F/g,提高近71.1%.     

双电层电容器用不同电解液的电化学性能

研究了双电层电容器(EDLC)用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐[EMIm]CF3COO和30%KOH在高比表面积(3 250 m2/g)活性炭电极上的电化学性能.30%KOH的电容特性、大电流充放电性能均优于[EMIm]CF3COO,而[EMIm]CF3COO的比电容随应用电压的提高而增加,使电容器在提高功率密度的同时提高了能量密度.     

超级电容器用高倍率Sn改性MnO_2电极材料

以KMnO4和MnCl2为原料并添加一定量的SnCl4,采用常压回流液相共沉淀法合成了Sn改性MnO2电极材料。利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。结果表明反应溶液pH值对MnO2的结构、形貌和电化学性能影响很大。反应溶液为酸性和碱性时分别得到γ-MnO2和δ-MnO2。在pH=9时制备的Sn改性MnO2具有良好的电容性能,在0.5 A/g下,比电容达到176 F/g,比未改性MnO2提高了66%,电流密度增大到2.0 A/g时,比电容依然保持在166 F/g。在1.0 A/g下进行连续充放电测试,1 000次充放电循环后,比电容仍保持在165 F/g,容量衰减小于6%。Sn改性MnO2是一种理想的超级电容器电极材料,具有良好的高倍率充放电性能和容量保持能力。     

碳纳米管/活性炭复合电极的电容特性

为改进活性炭电极组成的电双层电容器 (EDLC)的性能 ,采用碳纳米管 (CNT) /活性炭 (AC)复合材料制备可极化电极。考察了CNT对电容器性能的影响 ,用DC 5电池试验仪测试了其充放电性能、循环容量稳定性及自放电现象。结果表明 ,碳纳米管能有效地降低可极化电极的内阻 ,增强充放电循环稳定性 ,并降低EDLC的自放电速率。当复合电极中CNT含量为 5 % (质量百分数 )时 ,充电截止电压为 3V的条件下 ,CNT/AC复合电极的放电容量达 43F/g ,而AC电极仅 3 3F/g ,复合电极组成的EDLC的自放电速率下降约 5 0 %。     

湿法涂布及集流体对超级电容器性能的影响

分别以普通铝箔、腐蚀铝箔和微孔铝箔为集流体,以活性炭材料为电极片活性物质,研究不同的浆料涂布厚度及集流体种类对单体超级电容器内阻、比电容和比能量的影响。用交流阻抗谱、恒流充放电和循环伏安测试等进行电化学性能表征。实验结果表明,电极片的涂布厚度相同时,微孔铝箔的活性物质负载量最大,并且其内阻最小、比电容最大,说明微孔铝箔与活性物质表面的接触更为紧密;而对于同一种集流体,当涂布厚度为90μm时,组装的超级电容器的比电容最大。     

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4～0.8 V(vs.Li /Li).当活性炭负极电位低于0.8 V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0.8 V时,比电容达到117.8 F/g,不对称超级电容器的比能量达到55.2 Wh/kg,同时库仑效率达到92.8%.     

活性炭纤维毡直接用作超级电容器电极

研究了商品粘胶基活性炭纤维毡直接用作超级电容器的电极,在6 mol/L KOH电解液中的电化学电容性能.活性炭纤维毡的BET比表面积为2 066 m2/g,含氮量为1.48%.高比表面积产生的双电层电容和表面氮原子准电容的作用,使活性炭纤维毡在电流为50 mA/g时的比电容达到194 F/g.由于纤维开放的孔结构和毡电...     

电解液组成对超级电容器性能影响

以活性碳、石墨、CMC与SBR混合黏结剂为原料制备了EDLC。采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法检测了EDLC在不同有机电解液中的电化学行为。实验结果表明:在1 mol/LEt4NBF4/(AN+PC)(体积比1∶1)电解液中,EDLC具有优良的电化学性能。     

低内阻炭基双电层电容器的实验研究

双电层电容器是能量密度和功率密度介于电池和传统静电电容器间的新型储能元件。但内阻过大限制了其应用范围。当用作大功率电源时，必须降低其等效串联内阻(ESR)。该文通过建立数学模型，从理论上分析了双电层电容器ESR的形成原因，得出双电层电容器的ESR主要由引线、集电极和极化电极的电阻、电解液的电阻及极化电极与集电极之间的接触电阻组成。降低电容器内阻，应降低上述电阻。通过交流阻抗谱试验证明了理论分析和数学模型的正确性。同时，通过试制电容器样品，研究了极化电极、电解液、集电极、隔膜对其ESR的影响，并探讨了双电层电容器的串并联特性。     

聚苯胺/活性炭复合材料的制备及电化学性质

采用溶液聚合原位复合法制备出不同配比的聚苯胺/活性炭复合材料,在分别用扫描电镜(SEM)、红外光谱法(IR)、热重分析法(TG)和电阻率测试研究复合材料的形态、表面官能团、热性能和电导性能的基础上,使用恒流充放电和循环伏安(CV)技术研究了聚苯胺/活性炭复合材料作为双电层电容器电极时的电化学性质。实验结果表明:复合材料呈现较高的热稳定性,当炭含量达到20%时复合材料的导电性最好;50%活性炭含量的电极比电容高达400F/g;电极反应可逆性良好。     

掺杂活性炭的制备及其电化学性能

利用聚苯胺(PANI)为原料,经炭化、水蒸气活化制备了一种氮氧原子掺杂的活性炭。利用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的表面形貌;通过X射线光电子能谱(XPS)和Brunauer-Emmett-Teller法(BET)研究材料的表面化学状态和比表面积;采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试手段表征其电化学性能。研究表明:经活化后、氮氧原子的含量增加、材料获得了良好的电化学性能。比电容达到220 F/g,并且在5 A/g的电流密度下循环10 000次后,容量几乎没有衰减,表明该材料具有良好的循环稳定性,是一种具有应用前景的超级电容器材料。     

表面官能团及OH-对炭电极电容性能的影响

以自制的纳米孔玻态炭(NPGC)为样品,采用循环伏安法研究了NPGC电极在KOH电解液中的电化学行为。结果表明,受OH-水化和不可逆副反应的影响,正极的电容低于负极。不可逆副反应主要为析氧和表面官能团参与的反应,经过初始的几次循环之后,表面官能团的影响可基本消除。析氧和OH-水化的影响,则可通过调整电压范围、增大电解液浓度和扩孔等措施,尽可能加以避免。     

镍粉对Ni（OH）2电极电化学行为的影响

利用恒电流充放电、循环伏安法研究了过量镍粉对Ni（OH）2电极电化学行为的影响,并用X射线衍射分析了放电后镍粉结构的变化。结果表明：电极中的镍粉在碱性电解液中会氧化成活性物质β—Ni（OH）2,从而对放电容量作出贡献,同时因氧化使导电性降低而影响Ni（OH）2的放电效率。利用镍粉作空白试验对照,将电极在第4～6周期的放电容量扣除镍粉的贡献可尽量准确地测定Ni（OH）2的放电容量。