赝电容

摘要： 本文在活性碳布表面用恒电流法沉积一层聚吡咯,然后再在聚吡咯表面通过水热反应原位生成一层二氧化锰,获得了新型二氧化锰-聚吡咯-改性碳布柔性复合材料。研究表明增加了聚吡咯中间层后的复合物构筑的超级电容器电容性能有显著提升。其中,C@P@M-400电极获得了1201 m F·cm^(-2)的高比容量;并且其比电容随着电压扫描速率的减小而增大,随着恒流充放电的电流密度的减小而增大。此外,在50 m A·cm^(-2)的电流密度下,C@P@M-400电极经过5000次充放电循环后,容量仍保留了92.0%。这归因于复合材料增加聚吡咯中间层后会显著增加其比表面积,提高离子通过率。

摘要： 以廉价的椰壳为原料制备了高比表面积的多孔碳材料,然后在密闭的反应釜中以硝酸蒸汽对多孔碳材料进行了后处理,制备了亲水性更好的多孔碳材料。采用扫描透射电子显微镜(TEM)、物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和接触角测试对材料的微观形貌、孔道结构、组成和亲水性进行了表征,探究了不同温度下硝酸蒸汽对多孔碳材料的形貌、结构的影响,并采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法考察了多孔碳材料的超级电容性能。结果表明,经过硝酸蒸汽处理后的多孔碳材料的比表面积和孔体积均有所降低,且随着处理温度的升高,降低得更加明显,而亲水性却越来越好。电化学测试结果表明,经过100°C硝酸蒸汽处理的多孔碳材料(CSC-100)具有最佳的超级电容性能。在以6 mol·L^(-1) KOH为电解液的三电极体系中,当电流密度为0.5 A·g^(-1)时CSC-100的比电容可达452.9 F·g^(-1),而未经硝酸蒸汽处理的多孔碳材料(CSC)的比电容仅为350.4 F·g^(-1)。电容贡献分析表明CSC-100良好的亲水性和表面官能团不仅提高了双电层电容,也提高了赝电容。

摘要： 泡沫镍的良好导电性及多孔的三维骨架结构有助于电子传输和电解液接触。以泡沫镍为模板,采用水热合成法制备三维Co_(2)Mn_(3)O_(x)纳米薄膜,并对其作为超级电容器电极材料的电化学储能特性进行了实验研究。结果表明:在泡沫镍表面可控合成了超薄的三维Co_(2)Mn_(3)O_(x)纳米薄膜,该薄膜由超小的纳米颗粒组成,并具有一定的多孔结构;合成的三维Co_(2)Mn_(3)O_(x)纳米薄膜作为超级电容器电极材料表现出了优异的储能特性,如在电流密度为5 A·g^(-1)下具有1092.5 F·g^(-1)的比电容,恒流充放电循环1000次后电容保留率高达89.1%。此外,以Co_(2)Mn_(3)O_(x)纳米薄膜为正极材料,活性碳为负极材料,组装的非对称超级电容器表现出高的能量密度、高的功率密度以及良好的循环稳定性。该研究丰富了自支撑、无粘结剂、高储能特性的赝电容超级电容器电极材料种类,为电化学储能薄膜材料的设计提供了思路。

摘要： 介绍一个综合化学实验。实验的主要教学内容包括冷冻干燥法及热处理法制备二硫化钨-氮掺杂碳复合纳米材料,在此基础上将其制作成电极并研究其赝电容性能。实验内容涵盖基础化学相关知识和实验技术,可以帮助学生构建连贯的知识体系,提升实验技能。此外,实验涉及储能领域前沿,有助于学生开阔视野,激发学生的科研兴趣并培养其科研思维。

摘要： 普鲁士蓝由于其特殊的框架结构,具备作为储能电容电极材料的潜力。采用3种金属元素(即Co、Cu、Zn)取代Fe位点,调控结构和组成,合成单金属、双金属及三金属的类普鲁士蓝化合物(PBA)及其衍生物(PBAs)。基于材料的结构组成及微观形貌表征,表明所合成的材料具有规则的面心立方结构,且各金属元素分布均匀。在三电极体系中系统研究了3种金属元素取代普鲁士蓝的电化学性能。由于双金属Co-Zn PBA中2种金属化合物独立形核,可暴露更多活性位点,有效改善了赝电容储能性能。在1 A•g^(-1)电流密度下,比容量达到182 F•g^(-1),倍率性达到90.3%,2000次充放电循环后放电比容量几乎无衰减。

摘要： 采用金属硝酸盐为金属源,NaOH和Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,利用共沉淀法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料,研究了粉体的微观结构和电化学性能,并与传统的LaCoO_(3)的电化学性能进行了比较.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和N_(2)吸附-脱附测试对其进行了表征,结果表明,所制备的La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物为钙钛矿结构,形貌为球状,且各组成元素分布均匀,比表面积(19.83m^(2)/g)较高.储锂性能研究表明,La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物负极材料具有较高比容量、优异的倍率性能和循环稳定性,在200 mA/g的电流密度下,其首次放电比容量为855.8 mA·h/g,循环150次后,比容量增加到771.8 m A·h/g,远高于理论比容量(331.6 mA·h/g);在3000 m A/g的高电流密度下循环500次后,其仍能保持320 mA·h/g的可逆比容量,接近其理论比容量,容量保持率高达95.1%.La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)高熵氧化物储锂性能的大幅度提高,主要归因于熵稳定的晶体结构和多主元协同效应,使其具有较大的锂离子扩散系数(11.2×10~(-18)cm^(2)/s)和较高的赝电容贡献.

摘要： 空心结构的特殊形貌多孔碳材料具有较好的钾离子存储性能。以甲基纤维素为碳源,十水焦磷酸钠为固态盐模板,硼酸铵为发泡剂,制备空心囊泡状多孔碳(HVPC)材料。利用XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸-脱附和拉曼(Raman)光谱测试,对HVPC样品的组成、形貌、比表面积及结构进行分析。HVPC具有较大的比表面积和空心囊泡状的分级多孔形貌,用作钾离子电池负极材料,具有良好的电化学性能。在0.01~3.00 V充放电,HVPC电极的平均放电比容量在0.1 A/g的电流下为372.2 mAh/g;在10.0 A/g的大电流下仍有161.5 mAh/g。HVPC电极的循环性能较好,以2.0 A/g的电流循环2 000次,放电比容量仍有195.7 mAh/g。

摘要： 层状结构的δ-MnO_(2)有利于离子扩散和电荷存储转移,但电导率差、比表面积小、结构团聚等缺陷限制了其电容性能。本工作提出了一种高效的辅助工艺,该工艺利用球磨的高能机械冲击力改善δ-MnO_(2)的团聚现象,使得致密片层状结构的δ-MnO_(2)的粒径显著减小、结构的有序性降低、更多有利于其氧化还原反应快速进行的活性位点被暴露,有利于赝电容和扩散电容的提升。通过研究材料的晶体结构、形貌特征以及元素组成,探究球磨对材料电化学储能的影响机制。电化学测试结果表明,球磨后的δ-MnO_(2)表现出更优异的电容性能。在电流密度为0.5 A·g^(-1)时,δ-MnO_(2)的比电容为237.5 F·g^(-1),较未球磨的δ-MnO_(2)纳米片提高250%;在0.5 A·g^(-1)的电流密度下循环10000次,δ-MnO_(2)仍能保持90.4%的初始电容。通过对球磨前后的δ-MnO_(2)电化学性能进行综合评估,证明了球磨辅助处理是提升其电容性能的有效手段。

摘要： 实验以生物质明胶为氮源和碳源,通过简单的退火方法,设计合成了具有分层多孔结构的氮掺杂多孔碳包覆二硫化钒(VS_(2)-NC)复合材料。利用X射线衍射仪、扫描/透射电镜、光电子能谱仪等测试手段进行结构表征,利用电化学工作站进行电化学性能测试。结果表明,制备的VS_(2)-NC复合材料架构稳定、比表面积大、活性位点多、有利于电荷传输和离子扩散。在10 A·g^(-1)的电流密度下,VS_(2)-NC复合材料可达到407.3 F·g^(-1)的比电容,经历5000次长循环后仍可保持86%的放电容量,展现出了优异的赝电容性能。作为综合实验,实验体系完整,内容涵盖化学、材料、物理等多门学科,涉及多种仪器使用,覆盖面广,能充分体现出学科间的交叉融合。学生可在锻炼实验操作技能的基础上,充分了解科学前沿和热点问题,拓宽学科的深度与广度,提升综合科学思维能力,培养创新意识和创新能力,理论联系实际,培养更多适应社会需要的综合型、应用型、创新型人才。

摘要： 实验以钛网为基底,通过简单的水热沉积法制备具有三维多孔分层结构的MoS2纳米材料。利用X射线衍射仪、透射电镜等进行结构及形貌表征,利用电化学工作站进行赝电容性能测试。结果表明,制备的材料呈三维分层结构的花状球体,比表面积大,活性位点多,具有高放电比电容和长时间循环稳定性,具有优异的赝电容性能。该综合实验体系完整,内容丰富,涉及制备、表征、性能测试等多个环节,可锻炼学生的实操能力,了解相关领域前沿,培养学生的科研意识和创新能力。

摘要： 用硅凝胶模板法制备出一种聚丙烯腈基纳米多孔炭材料，通过对炭化温度的调控，使其骨架上可以产生赝电容的含氮官能团得以保留。并采用N2吸附-脱附、透射电镜、元素分析、恒电流充放电以及循环伏安等方法研究其纳米结构与超电容性能的关系。实验结果表明，800°C炭化的样品，含氮官能团所提供的赝电容大幅度提高了材料的比电容，可达198 F g-1，其较高的中孔比率(92.5％)，相互连通的孔结构以及骨架上的含氮官能团对材料在电解液中浸润性的改善，极大地提高了该材料的传质效率，弥补了由于导电性较差所造成的功率损失，在电流密度增大到10倍后保持率仍然维持在90％以上。

摘要： 本发明公开了一种电极内无空白体积的赝电容型纤维状超级电容器及其制备方法，属于能源储存技术领域。电容器包括有纤维状超级电容器电极和连续、导电多孔状电容活性的凝胶态电解质，所述凝胶态电解质渗入至纤维状超级电容器电极内部。该发明首先通过消耗骨架镍的方法制备出多孔纤维状电极，之后将制备的电极浸润进入凝胶态电解质并组装成同轴结构的固态纤维状超级电容器。该发明的突出特点纤维状电极内部不能用于电荷存储的“空白体积”被去除，电极及电容器体积内的空间被活性材料充满，并且该活性材料能全部用于储能；此外该纤维状电极中活性物质的生长采用了消耗骨架镍的方法，基体与活性物质结合紧密，有利于提高器件的电容性能及使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料的制备方法，包括以下步骤：将硫源加入镍钴锰前驱体分散液中，搅拌20‑40min，得到混合均匀的悬浊液；将悬浊液加入反应釜中，在80°C～200°C下反应6～24h，随炉冷却；将获得的材料洗涤、干燥，得到黑色粉末，即为三元镍钴锰硫化物赝电容超级电容器材料。本发明采用镍钴锰前驱体结合简单容易实现的水热反应，通过硫源中的硫离子与氢氧化物前驱体的离子交换反应得到过渡金属硫化物作为超级电容器电极材料，减少了反应过程中的不可控因素，提高了合成材料的稳定性，为过渡金属硫化物赝电容超级电容器电极材料的发展提供了新的思路。

摘要： 本发明涉及超级电容器技术领域，提供了一种自支撑膜堆叠电极及其制备方法和一种赝电容超级电容器。本发明的自支撑膜堆叠电极由自支撑膜堆叠得到，自支撑膜中的电极活性材料为氧氮化碳。发明通过自支撑膜的层层叠加来增加电极活性材料的负载量，不会出现开裂和难以成膜的问题。利用上述自支撑膜堆叠电极构筑赝电容超级电容器，可以有效提高电极的单位质量和活性材料负载量、不需要集流体，能有效提高赝电容超级电容器的容量和能量功率输出，有助于推动赝电容电容器朝向高容量、高功率和长循环使用寿命的方向发展，本发明首次实现了将氧氮化碳作为电极活性材料应用于超级电容器中，为氧氮化碳在赝电容超级电容器中的应用提供了途径。

摘要： 具有赝电容特性的非碳类超级电容器电极修饰材料及修饰超级电容器电极的方法，它涉及(La

摘要： 一种基于电池型正极‑赝电容型负极的双离子超级电容器的制备方法。(1)将商用镍箔进行清洗等预处理，然后通过电沉积、脱合金、原位氧化等过程成功制备Ni(OH)2纳米管阵列正极。(2)将商用碳纳米管(CNT)通过超声分散、真空抽滤法得到CNTs薄膜。(3)在CNTs薄膜上电沉积V2O5，得到自支撑V2O5/CNTs负极。(3)将正极和负极通过隔膜分开，在KOH电解液中组装成双离子超级电容器。双离子超级电容器不同于传统的超级电容器，利用了新型的储能机制：充电时，OH‑来到正极与Ni(OH)2发生氧化反应，Ni2+被氧化为Ni3+,K+来到负极嵌入V2O5；放电时，OH‑从正极返回电解液，正极材料还原为Ni(OH)2，K+从负极的V2O5中脱嵌，返回电解液中。该双离子超级电容器具有优秀的电化学性能，在储能领域具有良好的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种高赝电容负载量的石墨烯超级电容器复合电极的制备方法，涉及超级电容器技术领域，所述制备方法包括以下步骤：(1)制备赝电容前驱体材料溶液，将泡沫型聚合物浸入该溶液中；(2)将吸收有赝电容前驱体材料的泡沫型聚合物取出干燥后，放入压片机中压制成膜；(3)将制备的薄膜暴露于激光辐照中，得到石墨烯超级电容器复合电极。本发明克服了现有石墨烯掺杂量不足、不易掺杂、前驱体掺杂量少等缺陷，制备的复合材料具有石墨烯质量高、赝电容材料负载量大、循环稳定性好、图案可调等优点；且该制备方法的工艺简单、成本低廉，有利于作为超级电容器电极材料推广应用。

摘要： 本发明属于提高超级电容器比电容的应用技术领域，提供一种高赝电容超级电容器电极材料的制备方法。以杂原子掺杂的炭材料为活性物质，与导电剂、粘结剂混合均匀后涂到集流体上，经干燥后得到工作电极；工作电极、参比电极、对电极组成三电极体系，在硫酸电解液中采用循环伏安方法对工作电极进行活化处理，得到富含电化学活性醌基官能团的高赝电容超级电容器电极材料。该制备方法简单，绿色高效，无需依附高温、高压或者危险化学品的使用，安全可靠，具有普适性，制得的超级电容器电极材料活性位点丰富，电化学性能优异。

摘要： 本发明涉及一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用，所述超级电容器赝电容型电解液包括溶剂、电解质以及在所述电解质和溶剂混合均匀后所添加的添加剂，所述添加剂为包括Br

摘要： 本发明公开了一种电极内无空白体积的赝电容型纤维状超级电容器及其制备方法，属于能源储存技术领域。电容器包括有纤维状超级电容器电极和连续、导电多孔状电容活性的凝胶态电解质，所述凝胶态电解质渗入至纤维状超级电容器电极内部。该发明首先通过消耗骨架镍的方法制备出多孔纤维状电极，之后将制备的电极浸润进入凝胶态电解质并组装成同轴结构的固态纤维状超级电容器。该发明的突出特点纤维状电极内部不能用于电荷存储的“空白体积”被去除，电极及电容器体积内的空间被活性材料充满，并且该活性材料能全部用于储能；此外该纤维状电极中活性物质的生长采用了消耗骨架镍的方法，基体与活性物质结合紧密，有利于提高器件的电容性能及使用寿命。

摘要： 本发明涉及超级电容器技术领域，提供了一种自支撑膜堆叠电极及其制备方法和一种赝电容超级电容器。本发明的自支撑膜堆叠电极由自支撑膜堆叠得到，自支撑膜中的电极活性材料为氧氮化碳。发明通过自支撑膜的层层叠加来增加电极活性材料的负载量，不会出现开裂和难以成膜的问题。利用上述自支撑膜堆叠电极构筑赝电容超级电容器，可以有效提高电极的单位质量和活性材料负载量、不需要集流体，能有效提高赝电容超级电容器的容量和能量功率输出，有助于推动赝电容电容器朝向高容量、高功率和长循环使用寿命的方向发展，本发明首次实现了将氧氮化碳作为电极活性材料应用于超级电容器中，为氧氮化碳在赝电容超级电容器中的应用提供了途径。