介孔NiO制备及其在超级电容器的应用

应用金属有机配合物作前驱体,煅烧制备有稳定结构的介孔NiO电极.TEM孔径分布及电化学测试表明,该电极结构规整,平均孔径为30 nm.在2.0 A·g-1电流密度下,比电容为72 F·g-1.1000次循环后,几乎无衰减,而且其表面介孔结构相当稳定.     

低温合成樟脑磺酸掺杂聚苯胺微管的电化学电容行为

在低温条件下合成了长约为2-3 μm, 外径约为300-400 nm 的樟脑磺酸掺杂聚苯胺微管. 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示, 生成的聚苯胺微管管径受樟脑磺酸浓度的影响, 高浓度的掺杂剂有利于管状聚苯胺的形成. 采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试技术对不同产物的电化学电容行为进行了研究, 结果表明, 苯胺单体与樟脑磺酸的摩尔比为1:1时所得掺杂态聚苯胺电极具有较好的循环稳定性, 单电极比电容达到522 F·g-1.     

水热合成制备Al掺杂α-MnO2纳米管及其超级电容器电化学性能

通过水热法制备了未掺杂α-MnO₂和Al 掺杂α-MnO₂, 对产物的形貌、结构和电化学性能进行了研究. 扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察表明制备产物呈纳米管形态. 紫外-可见光谱分析计算了产物的能带间隙: 随着Al 的掺杂, α-MnO₂的能带间隙值降低. 以未掺杂α-MnO₂与Al 掺杂α-MnO₂作为电极材料, 通过循环伏安(CV)和恒流充放电测试电极的超级电容器性能. 在50 mA·g^-1电流密度下, 未掺杂α-MnO₂与Al 掺杂α-MnO₂电极的比电容分别达到了204.8 和228.8 F·g^-1. 电化学阻抗谱(EIS)分析表明Al 的掺杂降低了α-MnO₂在电解液中的阻抗, 有利于提高其电化学比电容. 增强的比电容及在1000个循环后仍具有良好的容量保持率,使Al 掺杂α-MnO₂在超级电容器中具有较好的应用前景.     

钙钛矿La1-xSrxCoO3的电化学电容性能

以溶胶-凝胶法制备La1-xSrxCoO3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)电极材料,XRD表征证明所得产物属钙钛矿相.由循环伏安和充放电曲线测试了La1-xSrxCoO3在碱性介质中的电化学电容性能.结果表明,La0.6Sr0.4CoO3电极10 mA.cm-2电流密度的放电比电容为325 F.g-1,500周期循环后其比电容仍保持于315 F.g-1,比电容保持率97.0%.     

用于超级电容器电极材料的聚苯胺基碳(英文)

在不同温度下碳化硫酸掺杂的聚苯胺制备了含杂原子(氮和氧原子)的新型碳材料.分别通过扫描电镜、元素分析仪、X射线光电子能谱仪和比表面积测试仪对这些碳材料的形貌特征、元素组成、表面化学组成和比表面积进行了表征.用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法对其进行了电化学性能的研究.研究结果表明,在温度为800℃下碳化聚苯胺得到的碳有很好的电化学性能,尽管它的比表面积很小(325m·2g-1),但在0.5A·g-1电流密度下其比电容高达153F·g-1.它的高比电容可能与其含有合适比例的杂原子(氮和氧原子)有关,因为合适比例的氮和氧杂原子能够产生最大的赝电容.这些结果表明这种碳材料是一种很有发展前景的超级电容器电极材料.     

氧化锰表面改性活性炭电极材料的电化学特性

用Mn(NO3)2溶液浸渍-高温热解法对普通活性炭进行表面改性处理以改善其电化学性能. 采用氮气吸附、SEM、XRD等方法研究改性活性炭的比表面积、孔结构、形貌和氧化锰的晶体结构; 用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法研究了改性活性炭电极构成的电化学电容器的性能. 结果表明, Mn(NO3)2热解产生的多价态氧化锰有法拉第赝电容效应, 尤其是立方晶形结构的α-Mn2O3, 与活性炭的双电层电容构成了复合电容, 因而改性炭材料的比电容有明显的提高, 其质量比电容达到254 F·g-1, 比未改性炭的165 F·g-1提高了54%. 改性炭电极电化学电容器具有优异的充放电可逆性和稳定性, 而且等效串联电阻较小, 只有0.40 Ω; 经2000次循环的长期测试, 容量保持率几乎达到100%.     

高能量密度和功率密度炭电极材料

以核桃壳为原料, 采用同步物理-化学活化法制备活性炭(AC). 用氮气吸附法和傅立叶红外光谱(FTIR), 对活性炭的孔结构和表面官能团进行了分析. 以活性炭为电极材料制备炭电极, 6 mol·L-1 KOH溶液为电解液组装成超级电容器, 利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学性能及其与活性炭材料结构的关系. 结果表明, 实验电容器的内电阻、漏电流小, 循环充放电稳定性好, 容量保持率高; 活性炭的比电容随比表面积的增加而增大, 且与BET比表面积呈线性相关; 孔径在1.5-4 nm之间的孔表面有利于形成有效的双电层. 中等比表面积1197 m2·g-1炭样的比电容高达292 F·g-1, 80 mA充放电时, 电容器能量密度高达7.3 Wh·kg-1, 功率密度超过770 W·kg-1,峰值功率密度为5.1 W·g-1.     

9,10-蒽醌-2-磺酸钠盐掺杂对导电聚吡咯电容性能的促进作用

用恒电位法制成以9,10-蒽醌-2-磺酸钠盐(AQS)为掺杂阴离子的导电聚吡咯(PPy)电化学电容器电极材料,并采用循环伏安(CV)、充放电测试、电化学阻抗(EIS)等方法表征电容性质.结果表明,与高氯酸阴离子(ClO4-)掺杂的PPy相比,PPy/AQS电极材料不仅单位质量电容和电极稳定性得到提高,工作电压范围也得以扩大.在1mol·L-1的氯化钾中,工作电压为-0.6至0.6V,扫描速率为50mV·s-1时其单位质量电容达到491F·g-1,比PPy/ClO4-电极材料提高1.5倍.这是由于AQS自身良好的氧化还原活性和AQS掺杂有利于聚吡咯膜形成疏松多孔的纳米及亚微米颗粒结构而导致的.     

新型质子酸掺杂聚苯胺的合成及其电化学电容行为

用化学氧化聚合法制得了草酸掺杂聚苯胺(H2C2O4-PANI)和柠檬酸掺杂聚苯胺(C6H8O7-PANI),并与盐酸掺杂聚苯胺(HCl-PANI)做了对比研究.用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对掺杂聚苯胺的结构和形貌进行了表征.用循环伏安,恒流充放电和交流阻抗测试对材料在1 mol/L HCl溶液中的电化学电容行为进行了研究.结果表明:3种酸掺杂的聚苯胺具有不同的空间结构,电化学性能也有差异.与盐酸和柠檬酸掺杂的聚苯胺相比,草酸掺杂制备的聚苯胺表现出更优良的电化学电容行为,单电极比电容可达670 F/g.     

掺杂离子对聚吡咯膜的电化学容量性能的影响

用电化学方法制备了分别以对甲基苯磺酸根(TOS-), 高氯酸根(ClO-4)和氯离子(Cl-)掺杂的聚吡咯(PPy)膜. 用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等测试了它们的电化学容量性能. 用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别研究了这三种PPy膜的形貌和结构. 研究发现, 由于具有疏松多孔的形貌和更有序的分子链结构, PPy-TOS和 PPy-Cl膜具有较好的充放电能力, 在深度充放电时仍具有很小的电化学电阻, 其离子扩散接近理想电容器的离子扩散机理. PPy-Cl(聚合电量2 mAh·cm-2)的比容量在扫描速率为5 mV·s-1时高达270 F·g-1, 扫描速率200 mV·s-1时仍高达175 F·g-1, 特别是, 其比能量高达35.3 mWh·g-1. PPy-TOS由于有质量较大的掺杂离子(TOS-)因而比容量略低(146 F·g-1, 扫描速率5 mV·s-1), 但具有超快速充放电能力, 在扫描速率为200 mV·s-1时, 比容量为123.6 F·g-1, 其比功率高达10 W·g-1. 并且, 两种电极材料均具有稳定的电化学循环性能.     

掺钇纳米NiO的制备及其超大电容性能研究

应用化学共沉淀法制备掺Y的纳米N iO.XRD分析表明,Y的添加不改变N iO的晶体结构,但晶粒尺寸有所减小.利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法对Y-N iO电极材料在5 mo.lL-1KOH溶液中作电化学性能测试.结果表明,化学掺杂提高了电极的比容量,当N iO与Y2O3的质量比为1∶0.1时,单电极放电比容量可达到363 F.g-1,比纯氧化镍电极提高了2.02倍.交流阻抗测试显示,Y掺杂降低了电解液在电极中的扩散阻力,提高了质子扩散能力,从而表现了更好的电容性能.     

热处理对线团状二氧化锰结构及其电化学性质的影响

以氯化锰与高锰酸钾为原料, 在低浓度下大数量合成由无数片状纳米层组成的线团状二氧化锰粒子. 采用X衍射, 扫描电镜, 液氮等温吸附脱附、循环伏安、交流阻抗及恒流充放电等方法研究了温度对产物结构及电化学性质的影响. 结果表明处理温度升高, 微孔减少, 比表面积减小, 孔径变大, 在300 ℃以下二氧化锰粒子的结构保持无定型结构. 交流阻抗测试显示随着处理温度的升高, 样品的法拉第电荷传递能力和离子在电解液与活性材料界面的扩散能力均得到提高. 比电容测试显示在200 ℃处理的二氧化锰具有最高的比电容, 以1 mol·L^-1 Na₂SO₄为工作介质, 扫速为2 mV·s^-1时, 其比电容是210.6 F·g^-1. 该研究表明: 材料的电化学性质可以通过热处理进行调整, 适当的热处理能提高该材料作为超级电容器活性材料的性质.     

活性炭二次活化对其电化学容量的影响

为进一步提高作为电化学超级电容器电极材料活性炭的电化学容量, 采用KOH作为二次活性剂, 将所得活性炭进行二次化学活化处理, 从而得到二次活化活性炭. 将原始活性炭材料与二次活化活性炭材料都分别经过系列处理, 组装成电化学超级电容器进行电化学性能测试. 测试结果表明, 二次活化活性炭材料的电化学容量达到145.0 F·g-1(有机电解液), 远远大于原活性炭材料的容量(45.0 F·g-1). 为研究二次活化活性炭材料电化学容量大幅提高的原因, 将这两种材料分别进行微观结构数据测试, 包括比表面积、N2吸脱附等温曲线和孔径分布. 研究结果表明, 二次活化处理大大增加了二次活化活性炭材料在孔径为2-3 nm的中孔分布, 从而证实对于有机电解液, 电极材料在2-3 nm的中孔对其电化学容量的提高具有重要意义.     

γ-MnO_2 nanorods/graphene composite as efficient cathode for advanced rechargeable aqueous zinc-ion battery

Aqueous Zn//MnO_2 batteries are emerging as promising large-scale energy storage devices owing to their cost-effectiveness,high safety,high output voltage,and energy density.However,the MnO_2 cathode suffers from intrinsically poor rate performance and rapid capacity deterioration.Here,we remove the roadblock by compositing MnO_2 nanorods with highly conductive graphene,which remarkably enhances the electrochemical properties of the MnO_2 cathode.Benefiting from the boosted electric conductivity and ion diffusion rate as well as the structural protection of graphene,the Zn//MnO_2-graphene battery presents an admirable capacity of 301 mAh g~(-1) at 0.5 A g~(-1),corresponding to a high energy density of 411.6 Wh kg~(-1).Even at a high current density of 10 A g~(-1),a decent capacity of 95.8 mAh g~(-1) is still obtained,manifesting its excellent rate property.Furthermore,an impressive power density of 15 kW kg~(-1) is achieved by the Zn//MnO_2-graphene battery.     

聚乙撑二氧噻吩/二氧化锰纳米复合物的界面聚合制备及其电化学性能

采用界面聚合法制备聚3,4-乙撑二氧噻吩/二氧化锰(PEDOT/MnO2)纳米复合物. 通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征. 结果表明, 产物是具有丰富的多孔孔道结构的无定型纳米材料, 孔径主要分布在5-25 nm范围内, 比表面积可达98 m2·g-1. 同时用循环伏安(CV)、恒流充放电和交流阻抗(EIS)等电化学测试表明, 在0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中, -0.2 - 0.8 V(vs SCE)的电化学窗口下, PEDOT/MnO2纳米复合物显示出良好的电化学性能, 当电流密度为0.5 A·g-1时, 所制备的PEDOT/MnO2单电极比容量达196.3 F·g-1, 500次循环后样品放电比容量保持90%左右.     

水热法合成α-MnO2纳米棒及其电化学性能

以KMnO4、氧化石墨(GO)和硫酸为原料,在120℃水热条件下3 h成功合成了直径为10~20 nm,长度为300~400 nm的α-MnO2纳米棒。研究发现GO的引入降低了纳米棒的制备温度,缩短了反应时间。电化学测试结果表明,在1 mol.L-1Na2SO4中性水系电解液中,该纳米棒表现出良好的电容性能,当扫描速率分别为2 mV.s-1和5 mV.s-1时,比电容分别为276 F.g-1和240F.g-1;该纳米材料是一种潜在的电化学电容器电极材料。     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

Electrodeposited NiSe_2 on carbon fiber cloth as a flexible electrode for high-performance supercapacitors

A flexible electrode of nickel diselenide/carbon fiber cloth(NiSe_2/CFC) is fabricated at room temperature by a simple and efficient electrodeposition method. Owing to NiSe_2 character of nanostructure and high conductivity, the as-synthesized electrodes possess perfect pseudocapacitive property with high specific capacitance and excellent rate capability. In three-electrode system, the electrode specific capacitance of the NiSe_2/CFC electrode varies from 1058 F g~(-1) to 996.3 F g~(-1) at 2 A g~(-1) to 10 A g~(-1) respectively, which shows great rate capability. Moreover, the NiSe_2 electrode is assembled with an active carbon(AC) electrode to form an asymmetric supercapacitor with an extended potential window of 1.6 V. The asymmetric supercapacitor possesses an excellent energy density 32.7 Wh kg~(-1) with a power density 800 W kg~(-1) at the current density of 1 A g~(-1). The nanosheet array on carbon fiber cloth with high flexibility, specific capacitance and rate capacitance render the NiSe_2 to be regarded as the promising material for the high performance superconductor.     

Enhancement of the electrocapacitive performance of manganese dioxide by introducing a microporous carbon spheres network

An amorphous MnO(2)·nH(2)O/microporous carbon spheres (α-MnO(2)·nH(2)O/MCS) composite electrode material is prepared by a chemical co-precipitation method. It is observed that the amorphous MnO(2) particles are deposited on the surface of the MCS, which form a network with a uniquely developed three-dimensional open porous system containing macropores, mesopores and micropores. The electrochemical measurements reveal that the composite electrode material presents a much more stable and reversible capacitance behavior compared to the pure α-MnO(2)·nH(2)O in 1 M of Na(2)SO(4) electrolyte. The composite containing 25 wt% MCS exhibits optimal specific capacitance of 218.2 F g(-1) at 2 mV s(-1), and is still as high as 112.4 F g(-1) at 100 mV s(-1), while a drastic reduction from 197.0 F g(-1) at 2 mV s(-1) to only 40.7 F g(-1) at 100 mV s(-1) occurs for the pure α-MnO(2)·nH(2)O. The composite also shows a rather high electrode-specific capacitance of 3.13 F cm(-2) and a long cycle life. The remarkable enhancement in the electrochemical performance is mainly attributed to the microporous structure of the MCS contributing to the deposition of MnO(2) particles on the surface of the MCS, and the uniquely developed porous network of the composite facilitating the rapid transport of the electrolyte. These factors result in the high electrochemical utilization of MnO(2), a great reduction of the equivalent series resistance, and hence the relatively high and stable electrochemical behavior.