氧化镍/碳纳米管复合型超级电容器的研制

通过电化学阴极还原的方法制备了氧化镍电极材料。经250℃脱水处理后氧化镍材料表现出法拉第赝电容的电化学特性且材料单电极比容量达到210F·g^-1，优于普通活性炭材料。本文采用催化裂解法制备了碳纳米管电极材料，比容量达到了42F·g^-1。提出了采用电化学法沉积氧化镍和碳纳米管分别作为电容器正负极的新工艺，该工艺制备的复合型超级电容器的工作电位达到了1.6V，且具有良好的大电流放电特性。实验还表明该型氧化镍超级电容器具有极低的自放电率。     

聚苯胺/活性碳复合型超电容器的电化学特性

电化学电容器作为一种新型储能器件具有广泛的应用.采用(NH₄)₂S₂O₈化学氧化聚合苯胺法制备了聚苯胺电极材料，采用化学物理二次催化活化法制备了高比表面积活性碳材料.并用循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等方法对上述电极材料的电化学特性进行了研究.实验结果表明,所制备的聚苯胺电极材料具有高于420 F•g^－1的法拉第赝电容和良好的电化学特性，所制备的活性碳电极材料则具有160 F•g^－1的双电层电容量.分别采用聚苯胺作为正极，活性碳作为负极，38％硫酸作为电解液制备了复合型电化学电容器.复合型电容器工作电压达到1.4 V, 电容器单体比电容达到57 F•g^－1，最大比能量和最大真实比功率分别达到15.5 W•h•kg^－1和2.4 W•g^－1, 峰值比功率达到20.4 W•g^－1,电容器循环工作寿命超过500次. 与活性碳双电层电容器相比，复合型电容器还具有较低的自放电率.     

超细氢氧化亚镍的溶胶凝胶法制备及其准电容特性

以聚乙二醇为抑制剂,采用溶胶凝胶法制备了粒径小于200 nm且具有链珠状特殊形态的超细氢氧化亚镍电极材料.伏安特性测试和电化学阻抗测试表明在氢氧化亚镍中掺加适量碳纳米管可以显著改善电极材料的容量特性和阻抗特性,其中碳纳米管质量分数为20％的复合电极其比电容量可以达到320 F&;#8226;g^－1.采用复合电极作为正极,活性炭电极作为负极组成的复合型电化学电容器最大工作电压可以达到1.6 V,具有良好的容量特性和大电流放电特性.恒流充放电测试证明复合型电化学电容器具有高能量密度及高功率放电特性,电容器的峰值功率密度为8.6 W&;#8226;g^－1.当以0.88 W&;#8226;g^－1功率放电时,电容器能量密度可达20.11 W&;#8226;h&;#8226;kg^－1, 当采用3.46 W&;#8226;g^－1的高功率进行放电时,复合型电容器的能量密度仍然能够达到11.11 W&;#8226;h&;#8226;kg^－1.     

纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合材料用于高性能超级电容器

以高浓度氧化石墨烯(GO)溶液作为反应前驱体,纳米纤维素(NC)作为物理间隔物和电解液储存器,通过简单的一步水热法制备了纳米纤维素/还原氧化石墨烯(NC/rGO)复合材料,并探究了其作为超级电容器电极材料的潜力。结果如下：NC添加量为1 mL所制备的NC/rGO-1具有最佳电化学性能。基于NC/rGO-1的无黏合剂对称型超级电容器在0.3 A·g^-1的电流密度下显示出了 269.33 F·g^-1和 350.13 F·cm^-3的高质量和体积比电容,并在 10.0 A·g^-1时仍能达到 215.88 F·g^-1和 280.62 F·cm^-3(其初始值的 80.15%)。组装器件还显示出了较高的质量和体积能量密度(9.3 Wh·kg^-1和 12.13 Wh·L^-1)和出色的循环性能(10 A·g^-1下10 000次循环后其初始比电容仅减少6.02%)。     

以多层次聚苯胺颗粒为电极活性物质的超级电容器的电化学性能

以(NH₄)₂S₂O₈为氧化剂用化学氧化法合成了具有多层次结构的聚苯胺颗粒，其二次颗粒由一次颗粒集结而成，一次颗粒的粒径基本上在1 μm以下，一次颗粒由多层微小薄片叠合而成. 用这种聚苯胺为活性物质制成电极，以2 mol•L^-1的H₂SO₄水溶液作电解液，组装成了聚苯胺电极超级电容器. 用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术测试了该超级电容器的电化学性能.在7 mA的充放电电流下，它的比能量可达6.35 Wh•kg^-1，比功率可达132 W•kg^-1，电极材料的比容量可达408 F•g^-1. 在20 mA的充放电电流下，它的比能量可达4.39 Wh•kg^-1，比功率可达328 W•kg^-1，电极材料的比容量可达324 F•g^-1. 在100次的充放电循环中，聚苯胺电极超级电容器的电容量没有下降，电荷充放电效率一直保持在95%左右.     

Mo掺杂NiMnSe2的制备及其超级电容器性能

成分和结构是影响多元过渡金属硒化物电化学活性的关键因素。适当掺杂其他金属元素可以有效提高电极材料的电化学性能。通过简单的一步水热法,在泡沫镍上制备出了一种无黏结剂的Mo掺杂NiMnSe₂(记作Ni_0.8Mo_0.2MnSe₂)。Mo的少量掺杂为电极材料提供了丰富的反应活性位点,大大提高了NiMnSe₂的电化学性能。在1 A·g^-1时,Ni_0.8Mo_0.2MnSe₂的比容量达到1 404.0 F·g^-1。掺杂Mo显著降低了NiMnSe₂的电荷转移电阻和扩散电阻。组装的混合超级电容器Ni_0.8Mo_0.2MnSe₂//AC (活性炭)比容量达到81.6 F·g^-1,且倍率性能优异。在2 A·g-1下连续充放电10 000周,容量保持率为95.8%,表现出超高的循环稳定性。混合超级电容器Ni_0.8Mo_0.2MnSe₂//AC在376.6 W·kg^-1的功率密度下,能量密度达25.5 Wh·kg^-1,高于NiMnSe2//AC (17.3 Wh·kg^-1)。     

氢氧化镁-硼酸锌复合阻燃剂辅助制备产率高和电容性能优异的煤焦油沥青基多孔碳

以煤焦油沥青为前驱体，氢氧化镁-硼酸锌复合阻燃剂为助剂，直接在空气条件下高温碳化制备了煤沥青基多孔碳，并探究其电化学性能。得益于阻燃剂的阻燃作用协同其活化、掺杂功能化作用，得到了高产率(55.1%)、多原子(N、B、O)掺杂且具有分级多孔结构的多孔碳。将其作为超级电容器电极材料，在三电极体系中0.5 A·g^-1电流密度下比电容可达344 F·g^-1。此外，以制备的多孔碳和壳聚糖基氨基酸质子盐凝胶电解质组装的柔性对称电容器具有29.3 Wh·kg^-1的高能量密度，在50 000次循环后电容保持率为96.9%，且在-25~75℃温度区间内可正常工作，显示出宽的温度使用范围。     

超细氧化钌超电容器电极材料的制备

本文采用利用氯化钌和碳酸氢氨为反应前驱体，溶胶凝胶方法制备了超细氧化钌材料。将材料在250℃下加热脱水处理后，材料具有良好的表面特性和最大电化学比容量570F·g^-1。当脱水温度在300℃以上时，氧化钌材料明显晶化，同时材料比容量迅速降低。本文还测试了不同温度处理后材料的等效串联电阻和法拉第电化学阻抗特性，实验证明250℃条件下处理的电极材料具有最低的等效串联阻抗和良好的功率特性。当制备氧化钌过程中掺加适量碳纳米管形成复合材料时，电极材料的功率特性得到明显的改善。     

水热处理对二氧化锰电容性能的影响

采用化学共沉淀法制备了二氧化锰。XRD测试表明，产物为α-MnO₂和γ-MnO₂无定形粉末，经水热处理后的二氧化锰晶化程度增加，为α-MnO₂和γ-MnO₂混晶相结构。电化学测试表明，二氧化锰单电极比容量达252.72 F·g^-1。经水热处理后单电极比容量达到299.15 F·g^-1，比处理前的提高18.37%。经400次循环后，水热处理后的样品比容量衰减极小。     

氢氧化镁-硼酸锌复合阻燃剂辅助制备产率高和电容性能优异的煤焦油沥青基多孔碳

以煤焦油沥青为前驱体,氢氧化镁-硼酸锌复合阻燃剂为助剂,直接在空气条件下高温碳化制备了煤沥青基多孔碳,并探究其电化学性能。得益于阻燃剂的阻燃协同其活化、掺杂功能化作用,得到了高产率(55.1%)、多原子(N、B、O)掺杂且具有分级多孔结构的多孔碳。将其作为超级电容器电极材料,在三电极体系中0.5 A·g^-1电流密度下比电容可达344 F·g^-1。此外,以制备的多孔碳和壳聚糖基氨基酸质子盐凝胶电解质组装的柔性对称电容器具有29.3 Wh·kg^-1的高能量密度,在50 000次循环后电容保持率为96.9%,且在-25~75℃温度区间内可正常工作,显示出宽的温度使用范围。     

在碳纤维布上原位生长NiCo层状双氢氧化物纳米片用于高性能非对称超级电容器

通过恒电压电沉积法在不同的碳纤维基体上原位制备NiCo层状双金属氢氧化物(NiCo-LDH)复合材料(NiCo-LDH/碳纤维布),该方法无需粘合剂,可以有效避免由于粘合剂的加入引起的导电性降低。在NiCo-LDH的层状晶体结构中,正电荷的主体层和层间电荷补偿阴离子可以促进电极材料之间的离子扩散,从而可高效利用活性位点。得益于NiCo-LDH折叠层状结构的特点,NiCo-LDH/碳纤维布具有出色的比电容(1 A·g^-1时1387.5 F·g^-1)。此外,以NiCo-LDH/碳纤维布作为正极,涂覆在泡沫镍表面的还原氧化石墨烯(rGO/NF)作为负极,组装而成的非对称超级电容器(ASC)具有极好的电化学性能。ASC在1 A·g^-1时能量密度为26.6 Wh·kg^-1,功率密度为850.4 W·kg^-1,在最大功率密度为8500.3 W·kg^-1时能量密度仍保持有14.9 Wh·kg^-1。     

碳纳米管的功能化及其电化学性能

超级电容器作为一种新型的储能元件,以其快速储存、释放能量等优点,近年来成为各国科研工作的研究重点和焦点[1￣3],并在数据记忆存储系统、便携式仪器设备、后备电源、通讯设备、计算机、燃料电池、电动车混合电源等许多领域都有广泛的应用前景[4]。目前,超级电容器用的电极材     

不同Ni含量NiCoAl LDH的制备及CNT/Ni0.3CoAl LDH材料的电化学性能

利用水热法一步合成了不同镍、钴元素比例的镍钴铝层状氢氧化物(NiCoAl LDH),并探究了不同Ni元素含量的NiCoAl LDH的电化学性能,在Ni和Co的物质的量之比为3:7时,Ni_(0.3)CoAl LDH具有最优电化学性能。晶格中部分Ni元素被Co元素代替有利于降低氧化电势,提高材料的化学可逆性。然后通过水热法将CNT与Ni_(0.3)CoAl LDH复合,CNT的复合提高了材料的导电性。CNT/Ni_(0.3)CoAl LDH在1 A·g~(-1)的电流密度下比容量为1 332 F·g~(-1),电流密度为10 A·g~(-1)时比容量保持率为60.4%。在5A·g~(-1)的电流密度下循环3 000圈容量保持率为87.6%。     

ZIFs骨架型双壳层纳米笼状CoS/NiCo2S4的制备及其电化学性能

采用离子刻蚀和化学气相沉积法制备出具有沸石咪唑酯骨架(ZIFs)型双壳层纳米笼状的CoS/NiCo_2S_4并组装成超级电容器。该结构有较大的比表面积(98 m2·g-1),合适的孔道(孔径4 nm),且保留了ZIFs骨架构型。作为电极活性材料时,具有良好的结构稳定性和电化学活性,有利于增强所组装的超级电容器的循环稳定性和比容量。在三电极体系中,在1 A·g-1的电流密度下,容量为1 230 F·g-1;在3 A·g-1电流密度下循环9 000圈后,初始电容保持率为76.6%。在以该电极、活性炭电极与KOH/聚乙烯醇(PVA)凝胶态电解质组装的器件中,当功率密度为702 W·kg-1时,能量密度达31.6 Wh·kg-1;在7 056 W·kg-1的高功率密度下,仍保持16.5 Wh·kg-1的能量密度。     

Highly stable asymmetric supercapacitors based on Ni(OH)<Subscript>2</Subscript> deposited on electro-etched carbon paper

Herein, we introduce the application of nickel hydroxide nanosheets on the electro-etched carbon fiber (ECF) formed via a direct electrodeposition, for fabrication of asymmetric supercapacitor. To confirm the practical applicability of prepared Ni(OH)₂–ECF, an asymmetric device was assembled using Ni(OH)₂–ECF in combination with an activated carbon (AC) electrode. Our results showed a substantial cycling stability (96% capacitance retention after 10000 cycles) and considerable rate capability at large discharge currents (60% capacitance retention at 8 A g^??1) for this asymmetric supercapacitor that may have originated from the good contact between Ni(OH)₂ and ECF. A maximum specific capacitance of 88.1 F g^??1 was achieved for Ni(OH)₂–ECF//AC/CF device and showed considerable rate capability at large discharge currents (60% capacitance retention at 8 A g^??1). The results of this study suggest the Ni(OH)₂–ECF electrode is an excellent material for fabrication of supercapacitor electrodes.     

氮掺杂石墨烯量子点/MOF衍生多孔碳纳米片构筑高性能超级电容器

首先采用溶液法在碳布上生长Co-MOF二维纳米片,通过高温退火和刻蚀后得到MOF衍生多孔碳纳米片。以Co-MOF衍生的多孔碳纳米片/碳布(CNS/CC)作为碳基骨架,采用电化学沉积法负载高活性氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs),制备得到分级多孔结构的N-GQD/CNS/CC复合材料。组装成自支撑且无粘结剂的N-GQD/CNS/CC电极,当电流密度为1 A·g~(-1)时,其比电容高达423 F·g~(-1)。通过储能机制和电容贡献机制的研究表明,在碳纤维上原位生长的具有高双电层电容的CNS和表面负载具有高赝电容的N-GQDs之间相互协同作用,使得N-GQD/CNS/CC电极具有高电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。电极材料的高导电、分级多孔结构有利于电子的传输和电解质离子的扩散,具有良好的动力学性能,能快速充放电和具有优异的倍率特性。将电极组装成对称型超级电容器,功率密度为250 W·kg~(-1)时对应的能量密度达到7.9 Wh·kg~(-1),且经过10 000次循环后电容保持率为91.2%,说明氮掺杂石墨烯量子点/MOF衍生多孔碳纳米片复合材料是一种电化学性能稳定的具有高电容性能的全碳电极材料。     

Hydrothermally synthesized Ni(OH)<Subscript>2</Subscript>@Zn(OH)<Subscript>2</Subscript> composite with enhanced electrochemical performance for supercapacitors

Two kinds of electrode materials Ni(OH)₂ and Ni(OH)₂@Zn(OH)₂ composite are fabricated on nickel foam. Electrochemical experiments indicate Ni(OH)₂@Zn(OH)₂ composite deserves further study due to high specific capacitance and good cycle stability, so that it can achieve energy storage and conversion as much as possible. When the hydrothermal time is different, the electrochemical performance of the sample is also different. Accurately, samples can obtain better electrochemical performance at 15 h, and the maximum specific capacitance of Ni(OH)₂@Zn(OH)₂ is 7.87 F cm^?2 compared to Ni(OH)₂ (0.61 F cm^?2) at 5 mA cm^?2. Even at 50 mA cm^?2, specific capacitance is 5.24 F cm^?2 and rate capability is 66.6%. Furthermore, Ni(OH)₂@Zn(OH)₂-15 h loses 19.8% after 1000 cycles, revealing the composite has an outstanding stable cycle. These properties also indicate Ni(OH)₂@Zn(OH)₂-15 h is a promising electrode material.     

Fabrication of a Hierarchical Ni(OH)2@Ni3S2/Ni Foam Electrode from a Prussian Blue Analogue-Based Composite with Enhanced Electrochemical Capacitive and Electrocatalytic Properties

Developing high-efficiency, cost-effective, and durable electrodes is significant for electrochemical capacitors and electrocatalysis. Herein, a 3D bifunctional electrode consisting of nickel hydroxide nanosheets@nickel sulfide nanocubes arrays on Ni foam (Ni(OH)₂@Ni₃S₂/NF) obtained from a Prussian blue analogue-based precursor is reported. The 3D higher-order porous structure and synergistic effect of different compositions endow the electrode with large specific surface area, facile ion/electron transport path, and improved conductivity. As a result, the Ni(OH)₂@Ni₃S₂/NF electrode exhibits a high specific capacity of 211 mA h g⁻¹ at a current density of 1 A g⁻¹ and 73 % capacity retention after 5000 cycles at 5 A g⁻¹. Moreover, the Ni(OH)₂@Ni₃S₂/NF electrode has superior electrocatalytic activity for the hydrogen evolution reaction with low overpotentials of 140 and 210 mV at current densities of 10 and 100 mA cm⁻², respectively. The synthetic strategy for the unique higher-order porous structure can be extended to fabricate other composite materials for energy storage and conversion.     

Enhanced electrochemical performance of nano-MnO2 modified by Ni(OH)2 as electrode material for supercapacitor

Ni(OH)₂ was compounded to MnO₂ in an easy liquid phase process to improve the diffusion process of the electrode. The as-prepared materials were a mixture of amorphous and nanocrystalline with aggregated nanoparticles forming slit-shaped pore structures. The composite has higher specific surface area and smaller pore volume compared with pristine MnO₂. Electrochemical properties of the electrodes were carried out with cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge–discharge tests, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The MnO₂/Ni(OH)₂ composites exhibited enhanced electrochemical properties than that of pristine MnO₂. Remarkably, the composite which contains 3 % Ni(OH)₂ exerted the best discharged specific of 408 F g^?1 under 0.2 A g^?1, much higher than 247 F g^?1 of pristine MnO₂ at the same current density. Better rate capability and cycling stability were also realized by the same composite in comparison.