铝代α-Co（OH）2的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀方法制备了Co-Al双金属氢氧化物,用红外光谱对所制样品的成分进行分析;用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜表征产物的结构和形貌;用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对Co/Al摩尔比为9∶1、8∶2和7∶3的铝代α-Co(OH)2的电化学性能进行研究。测试表明,Co/Al摩尔比为8∶2的铝代α-Co(OH)2具有最佳的电容性能,单电极比电容可达1180F/g,并且在1A/g电流密度下循环500周后,比电容仍能保持91%,有望成为电化学电容器的电极材料。     

铜/活性炭复合材料的电化学性能研究

电极材料的开发与完善是提高电容器性能的主要途径之一.本文以烟煤为炭质原料、硝酸铜为添加剂催化制备了铜/活性炭复合材料,并对氧化铜电极、活性炭电极和铜/活性炭复合材料电极进行了循环伏安、交流阻抗和电压保持能力等电化学性能测试.结果表明,活性炭中含有适量的铜可与活性炭产生协同效应,铜/炭复合材料的电容量高于纯氧化铜电极和活性炭电极的电容量之和,含铜20%的活性炭比电容量可达67.5 F/g,是同样条件制得的无铜活性炭比电容量的1.72倍;含铜活性炭具有较好的循环性能、容量特性和较小的阻抗;但其开路电压的自保持性能有待进一步改善.     

石墨烯/钴镍双氢氧化物复合材料的制备及其超电容特性

采用氧化石墨(GO)还原法制备石墨烯(GNS),以氨水为沉淀剂,在石墨烯存在的情况下,通过Co²⁺和Ni²⁺化学共沉积的方法合成了石墨烯/钴镍双氢氧化物复合电极材料,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面积测试(BET)等技术手段表征了产物的组成、结构和形貌,用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对复合材料的电化学性能进行了研究。 研究发现,石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双氢氧化物中,改善了钴镍双氢氧化物的传导性和结构稳定性。 电化学测试表明,在1 A/g的电流密度下,复合材料比电容高达2770 F/g,且循环500次后,比电容仍能保持93.4%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。     

Mn、Mg共掺杂Ni(OH)2的电化学性能

采用缓冲溶液法制备复合掺杂Mn、Mg的正极材料Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)。采用XRD、XPS和SEM等测试表征材料的晶体结构、锰价态和形貌,采用循环伏安和恒流充放电测试研究Mn、Mg不同掺杂比例对氢氧化镍电化学性能的影响。结果表明,Mn、Mg掺杂样品均为β相,晶粒细化;Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2样品具有优异的电极反应可逆性和充放电性能,100 mA·g^-1电流密度下的放电比容量(290.6 mAh·g^-1)优于商用β-Ni(OH)2(281.1 mAh·g^-1);且500 mA·g^-1电流密度下循环30圈后,Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2的放电比容量未见衰减,其循环稳定性优于商用β-Ni(OH)2。     

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%.     

Nb 掺杂LiFePO4/C 的一步固相合成及电化学性能

用固相法一步合成了Nb掺杂的LiFePO4/C复合材料, 研究了Nb掺杂量对材料电化学性能的影响. 结果表明, Nb掺杂后LiFePO4/C复合材料的电化学性能明显提高. 在0.5C、1C和2C充放电倍率下, 名义成分为Li0.96Nb0.008FePO4/C正极材料的比容量分别为161、148和132 mAh•g−1, 已达到实用化水平. 阻抗谱和循环伏安特性测试显示, Nb掺杂有效地降低了复合材料电极的阻抗和极化, 说明Nb掺杂的主要作用是提高了LiFePO4的电子电导率.     

超级电容器用含氮碳与含氮碳/炭气凝胶复合电极材料的制备和性能研究

采用原位聚合法合成聚苯胺(PAIN)及聚苯胺/炭气凝胶(PAIN/CA)复合材料,经过高温裂解制备含氮碳(NC)及含氮碳/炭气凝胶复合材料(NC/CA),再以KOH为活化剂对其进行活化,制备活化含氮碳(ANC)及活化含氮碳/炭气凝胶复合材料(ANC/CA)。采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗等方法进行性能测试,结果表明,由于KOH的活化作用,含氮碳材料的粒径明显变小,其比电容值为138 F/g,高于未活化含氮碳材料(98 F/g),ANC/AC3复合材料电极的比电容值比ACA电极(88 F/g)高,达到127 F/g。     

废旧锂离子电池基石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其电化学性能研究

以废旧手机锂离子电池回收的负极石墨粉制备的氧化石墨烯(GO)和苯胺单体为原料,利用GO活化H_2O_2产生的·OH为氧化剂,采用原位复合法制备了不同质量比的石墨烯/聚苯胺复合材料,通过FTIR、XRD和SEM对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等对其电化学性能进行测试。结果表明,该类石墨烯/聚苯胺复合材料具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA/g时,质量比为1∶10制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(rGO/PANI-10)的比电容达到481F/g,较石墨烯比容量(161F/g)提高了199%,较聚苯胺比容量(351F/g)提高了37%;在500mA/g电流密度下,rGO/PANI-10充放电循环1000圈后,电容保持率为77%,表现出较好的循环稳定性。     

二氧化锰含量对活性炭电极电化学性能的影响

本文采用液相法、热分解MnCO₃法以及电解沉积法制备不同二氧化锰粉末,并将其与活性炭复合,应用于水系超级电容器. 使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）技术对材料形貌进行表征. 使用循环伏安法以及恒流充放电法对其电化学性能进行测试. 实验数据表明,α-MnO₂（质量分数70%）掺杂活性炭电极的最大比容量为151 F•g^-1,β-MnO₂（质量分数60%）掺杂活性炭电极的最大比容量为172F•g^-1,γ-MnO₂（质量分数50%）掺杂活性炭电极的最大比容量为141F•g^-1,但二氧化锰粉末对电极内阻的影响呈无规律性.     

蟹壳基氮/氧共掺杂多孔炭的原位制备及其超级电容器性能

采用废弃蟹壳为碳源,KOH为活化剂原位制备了氮/氧共掺杂多孔炭,并研究其作为电极材料在超级电容器中的应用。 固定蟹壳与KOH的质量比为5:3,考察了煅烧温度对所得炭材料产率、孔结构和氮氧含量的影响。 结果表明,蟹壳基炭材料的孔结构和氮/氧含量可通过改变煅烧温度调变。 随着煅烧温度从500 ℃上升至700 ℃,多孔炭的比表面积和孔体积逐渐增大,而氮/氧含量随温度升高则降低。 采用循环伏安和恒流充放电对所得材料的电化学性能进行测试。 结果表明,所得多孔炭的电化学性能取决于其孔结构与氮/氧表面性质的协同作用,其中煅烧温度为600 ℃所得的多孔炭比表面积为612 m²/g,氮和氧含量分别为3.53%和32.8%,在50 mA/g的电流密度下比电容达到310 F/g,循环1000次比电容仍然保持95%以上,展现出良好的电化学性能。     

Electrodeposition of three-dimensional Ni(OH)<Subscript>2</Subscript> nanoflakes on partially crystallized activated carbon for high-performance supercapacitors

Three-dimensional Ni(OH)₂ nanoflakes were prepared via a facile and cost-effective electrodeposition method using commercial activated carbon (AC) as substrate. Nitric acid treatment (NT) and partial crystallization (PC) by metal nickel catalysis were applied for AC. The effects of the oxygen-containing functional groups and the degree of crystallization on the electrochemical performance of the electrode were investigated. The resulting Ni(OH)₂/PC–NT–AC/nickel foam electrode exhibits distinct performance with a specific capacitance of 2971 F/g (scaled to the mass of active Ni(OH)₂) at a current density of 6 A/g. A high capacitance of 1919 F/g was still achieved even at 40 A/g, which is much higher than Ni(OH)₂/AC/nickel foam electrode and Ni(OH)₂/NT–AC/nickel foam electrode. The excellent performance of Ni(OH)₂/PC–NT–AC/nickel foam electrode can be attributed to the presence of large surface area and highly conductive PC–NT–AC network on nickel foam. This study presents an effective method to improve the dispersion and rate capability of Ni(OH)₂ nanostructure electrodes.     

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.     

Asymmetric supercapacitors based on stabilized α-Ni(OH)2 and activated carbon

In this work, stabilized Al-substituted α-Ni(OH)₂ materials were successfully synthesized by a chemical coprecipitation method. The experimental results showed that the 7.5% Al-substituted α-Ni(OH)₂ materials exhibited high specific capacitance (2.08?×?10³ F/g) and excellent rate capability due to the high stability of Al-substituted α-Ni(OH)₂ structures in alkaline media, suggesting its potential application in electrode material for supercapacitors. To enhance energy density, an asymmetric type pseudo/electric double-layer capacitor was considered where α-Ni(OH)₂ materials and activated carbon act as the positive and negative electrodes, respectively. Values for the maximum specific capacitance of 127 F/g and specific energy of 42 W·h/kg were demonstrated for a cell voltage between 0.4 and 1.6 V. By using the α-Ni(OH)₂ electrode, the asymmetric supercapacitor exhibited high energy density and stable power characteristics. The hybrid supercapacitor also exhibited a good electrochemical stability with 82% of the initial capacitance over consecutive 1,000 cycle numbers.     

Co(OH)2/Ni(OH)2复合电极材料制备及其超级电容性质

以Co(NO_3)_2·6H_2O和Ni(NO_3)_2·6H_2O为钴源和镍源,采用溶剂热法一步合成了Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料,通过煅烧该复合材料可得到NiCo_2O_4。采用XRD、SEM、BET等对材料进行了表征,结果表明,Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料是薄片组成的花状形貌,比表面积为37. 48m~2/g。电化学性能测试表明,Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料比NiCo_2O_4具有更高的比电容值和容量保持率。在0. 5A/g的电流密度下,复合材料比电容值可达到1097. 8F/g,而NiCo_2O_4比电容值仅为86. 1F/g。因此,与煅烧后的NiCo_2O_4材料相比,Co(OH)_2/Ni(OH)_2复合材料具有更加优良的电化学性能,这为高性能超级电容器材料的制备提供了一个新思路。     

C/Ni(OH)2非对称电化学电容器正极改性研究

在C／KOH／Ni(OH)2型非对称电化学电容体系中,Ni(OH)2电极需具有快速发生电化学反应的能力与活性炭负极匹配。本文通过增加微集流体的掺杂比例．对活性物质进行球磨处理、固相掺杂碳纳米管等方法对正极进行改性研究。实验发现,增加正极微集流体的掺杂比例．可明显改善非对称电容大电流条件下的容量和循环性能;对正极活性物质进行球磨处理,有利于电极活性物质的转变．加快非对称电容的活化速度;在正极固相掺杂一定比例的碳纳米管可提高非对称电容的充放电效率和容量性质。     

纳米多孔结构镍基复合膜电极的电化学法制备及其电容特性

通过对电沉积法得到的Ni-Cu合金镀层进行电化学去合金化处理, 制备了纳米多孔结构金属镍膜. 采用循环伏安法对多孔金属镍膜在1 mol·L^-1 KOH溶液中进行阳极氧化处理, 获得了纳米多孔结构的镍基复合膜电极. 应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的膜电极的物理性质及赝电容特性进行了表征. SEM、XRD和XPS的测试结果表明, 所制备的纳米多孔结构镍基复合膜由Ni、Ni(OH)₂和NiOOH组成. 电化学实验结果显示, 该复合膜在20 A·g^-1的充放电电流密度下, 给出了578 F·g^-1的初始比电容; 在1000次充放电循环后, 它的比电容值为544 F·g^-1, 电容保持率为94%. 纳米多孔结构有利于KOH电解液的渗透, 从而促进反应物种在电极内部的传输; 纳米多孔的金属镍基体可以提高Ni(OH)₂膜的电子导电性; 纳米大小的Ni(OH)₂颗粒能够缩短质子的固相扩散路径. 上述因素是所制备的纳米多孔结构镍基复合膜电极具有优异赝电容特性的主要原因.     

电化学阴极沉积制备氧化镍/碳纳米管复合电极的准电容特性

A novel type of composite electrode based on multiwalled carbon nanotubes coated with nano nickel oxide particles has been used in supercapacitors. Nickel oxide cathodically deposited from Ni(NO3)2 solution with carbon nanotubes as the matrix exhibited large pseudocapacitance of 25F/g in 6 mol/L KOH. The morphology of composites was examined by scanning electron microscope (SEM). To characterize the CNTs/nickel oxide composite electrode, a charge discharge cycling test for measuring specific capacitance, cyclic voltammetry, and ac impedance test is executed. The nickel oxide composite exhibiting excellent pseudocapacitive behavior(i.e.high reversibility, high specific capacitance, and low self discharge rate) has been demonstrated to be a potential candidate for the application of electrochemical supercapacitors.     

A facile approach to the preparation of loose-packed Ni(OH)2 nanoflake materials for electrochemical capacitors

Loose-packed nickel hydroxides were successfully synthesized by a facile chemical precipitation method. Structure characterizations indicate that a nanoflake structure with low crystallinity for the nickel hydroxide samples was obtained. Electrochemical studies were carried out using cyclic voltammetry, chronopotentiometry technology, and alternating current impedance spectroscopy, respectively. A maximum specific capacitance of 2,055F/g could be achieved in 2M aqueous KOH with the potential range of 0 to 0.4V (vs. the saturated calomel electrode) in a half-cell setup configuration for the nanoflake Ni(OH)₂ electrode, suggesting its potential application in the electrode material for electrochemical capacitors. Furthermore, the effect of annealing temperatures on the electrochemical capacitance characteristics has also been systemically explored.     

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.