三维还原氧化石墨烯的制备及超级电容性能

以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体,一步水热法制备三维还原氧化石墨烯,采用XRD、Raman、XPS、SEM和TEM对其结构和形貌进行表征;将其作为超级电容器的电极材料时,采用直接压片法制备工作电极,在三电极体系中测试了材料的超级电容性能.结果表明:经一步水热法对氧化石墨烯溶胶进行还原处理,可去除结构中大部分的含氧官能团,所得三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构,层数为3～7层;比电容在0.5A·g-1的电流密度下可达294 F·g-1,且在1A·g-1电流密度下循环1000次后仍高达247 F·g-1,保持率为88.85;;欧姆电阻Rs约为0.52 Ω,界面电阻Rc约为1.53 Ω.相对于热还原法和化学还原法所制备的石墨烯材料具有更好的超级电容性能.     

椰壳活性炭孔结构的调节及对超电容性能的影响

以椰壳为原料采用化学活化法制备活性炭,通过改变碱炭比,得到不同比表面积和孔结构的活性炭材料,并进行机理研究.其中,高比表面积产生大量容量;大量介孔为离子快速转移提供通道,有利于提高超电容的倍率性能.以6 mol·L-1的KOH为电解液组装成对称电极的超级电容器,并进行电化学性能测试.制备的AC-4活性炭比表面积为3831 m2·g-1,介孔率42.8;,组装为超级电容器在1A·g-1电流密度下放电比容量达到260F·g-1,100A ·g-1时仍保持216.116 F·g-1,最高功率密度24.5 kW· kg-1,能量密度13.35Wh· kg-1.     

含氮多孔碳的制备及其电化学性能研究

以新颖的聚苯并噁嗪为前躯体制备得到含氮多孔碳.采用SEM、XRD、Raman、XPS、BET等测试方法对样品的形貌和结构进行表征并研究其电化学性能.结果表明,800℃下反应得到的含氮多孔碳(PC2-800)石墨化程度最高,其氮官能团主要为吡啶氮和吡咯氮,氧官能团主要为酚羟基和羧基.PC2-800属于微孔材料,比表面积达938.3344 m2·g-1.所有样品均表现出良好的电容特性,活化温度为800℃时比电容最大,1A·g-1下为236.3 F·g-1,这与其大的比表面积,高的石墨化程度,高含量的氮氧官能团密切相关.     

NiTe电极材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用二氧化碲(TeO2)为碲源,泡沫镍作为镍源及基底,水合肼(N2H4· H2O)为还原剂,利用一步水热法原位生长片状NiTe材料.将制得的NiTe作为超级电容器的电极材料,研究了水热温度对产物的微观形貌及电化学性能的影响规律,结果表明:当水热温度为180 ℃时,所制得的NiTe为均匀的片状结构,在三电极体系下获得的NiTe电极最大的质量比电容为603.6 F· g-1.利用 NiTe和AC 分别作为正极和负极,制备了非对称超级电容器(ASC).NiTe//AC ASC可以将电位窗口扩展到1.6 V,最大的能量密度和功率密度分别为25.8 Wh· kg-1和3994 W· kg-1.ASC显示出良好的循环稳定性,5000次循环之后保持了初始电容的83.3;.     

氮掺杂多孔晶态碳的合成及其电容特性的应用

采用水热-活化法以葡萄糖为碳源、尿素为氮源合成出高含氮量的多孔晶态碳材料.采用透射电镜、X射线衍射、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱对材料的结构进行表征;利用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗对材料进行电容性能的测试.结果表明:合成材料具有强的结晶性、大的比表面积(1567 m2/g)、和高的氮含量(7.97at;).当其做为电极材料应用于超级电容器中时,其展示出良好电化学性能,在1 A/g时,其比电容为258 F/g,要远高于含氮的活性碳(222F/g)和晶态碳(106F/g)的电容;5000次循环后,其比电容保持率为99.98;;在功率密度为500W/kg下其能量密度为10.69 Wh/kg.     

生物质衍生硬炭在电化学储能系统中的应用

硬炭具有理论容量高、倍率性能好、结构稳定等优点,是一种颇具潜力的储能系统电极材料.近年来,以具有分级多孔结构的生物质为前驱体制备具有独特微观结构的硬炭,是电化学储能领域的研究热点.基于国内外的研究成果,综述了生物质衍生硬炭在锂离子电池、钠离子电池与超级电容器中的储能研究:首先列举了生物质炭的常见来源,通过分析其微观结构优势论述其作为储能负极的可行性;然后总结了常见的制备方法,以及提高其充放电容量和首次库伦效率(ICE)的改性手段;最后总结和分析了其发展趋势与前景.总之,生物质衍生硬炭原料来源广泛、价格低廉,电化学性能优异,有望在电化学储能领域发挥作用.     

α-Ni(OH)2三维花状纳米结构构建及其电化学性能研究

通过水热合成实现三维花状纳米结构α-Ni(OH)2和正多面体结构Ni(HCO3)2的制备,研究其特殊形貌对电极材料充放电性能的影响.结果表明:三维花状纳米结构的电极材料比电容较高,电流密度为2.0A·g-1时,比电容最高为1212.12 F·g-1,电流密度为1.0A·g-1时循环10000次后的容量保持率为76;.由于α-Ni(OH)2三维花状结构中较薄的纳米片厚度,极大的增加了活性物质与电解液的接触面积,为电解液中离子顺畅进出材料内部提供了便利,使得赝电容反应更加充分,有利于电化学性能的迅速提升.     

花状NiCo-LDH/CB复合材料的制备及其电化学性能研究

以乙醇为溶剂,采用溶剂热法制备了三维花状层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDH)与炭黑(Carbon Black, CB)复合的复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,并通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电研究了材料的电化学性能。结果表明,作为超级电容器电极材料,所制备的NiCo-LDH/CB和NiCo-LDH/CB-D电极在1 A·g^-1电流密度下的比电容分别为1 520 F·g^-1和2 127 F·g^-1,即使在7 A·g^-1高电流密度下,其比电容仍可达1 438 F·g^-1和2 011 F·g^-1,容量保持率为94.6%和94.5%。与单纯的花状NiCo-LDH相比,CB的引入明显提升了材料的电化学性能。     

溶剂热合成Co(OH)2/活性炭复合电极材料及其电化学性能研究

以Co(NO3)2·6H2O,CO(NH2)2和活性炭(AC)为原料,利用溶剂热法合成了Co(OH) 2/AC复合电极材料.X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和热重分析显示,产物是约为2 μm无定形的Co(OH)2薄片状粒子与AC颗粒复合.电化学测试表明,在6 mol/L KOH电解液中电流密度为1A·g-1时,电极材料的比电容达301F·g-1,倍率特性良好(164 F·g-1,20 A·g-1);比电容值比AC和Co(OH)2分别提高了89;和35;.复合材料电化学性能提升源自于高导电性活性炭和高赝电容比容量Co(OH)2间的协同作用.     

生物质炭的杂元素掺杂及其在电极中的应用

近些年,由于制备工艺的不断优化,生物质炭材料作为储能器件(锂离子电池、超级电容器、锂硫电池等)的电极材料得到了快速发展.与此同时,由于存在首次库伦效率低,不可逆容量大,电压滞后,大电流充放电能力弱等问题,大大阻碍了生物质炭材料作为电极材料的应用.而通过杂元素掺杂生物质炭(尤其是杂原子掺杂),可以有效地提高炭材料的润湿性和电子传导性,增加炭材料的缺陷以及活性位点,使其具有优异的电化学性能.本文归纳了杂元素掺杂生物质炭的研究进展,分别对其制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等能源领域中的应用和前景进行介绍.