王妹先
,
王成扬
,
陈明鸣
,
王艳素
,
时志强
,
杜嬛
,
李同起
,
胡子君
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(09)60034-2
以一种各向同性沥青为原料,通过不同恒温时间制备了具有不同软化点的两种中间相沥青,而后直接用KOH活化获得活性炭.考察了中间相沥青软化点对所得活性炭结构的影响,研究了以所制活性炭为电极材料的双电层电容器的性能.结果表明:两种中间相沥青的软化点分别为280℃和330℃,所得活性炭的比表面积分别为1337m2·g-1和1300m2·g-1.以两种活性炭为电极材料的双电层电容器在放电电流密度为50mA/g时的比容量分别为190.8F·g-1和255.6F·g-1.循环伏安测试表明:较低软化点中间相沥青制备的活性炭电极材料具有较好的矩形形状.
关键词:
电容器
,
活性炭
,
中间相沥青
,
电化学性能
时志强
,
钱庆利
,
王成扬
,
张抒峰
,
袁国卿
,
王亮
新型炭材料
在600℃～1100℃对聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂仅进行炭化处理,制备了一系列PVDC基活性炭.由TG、XRD和N_2吸附等温线(77 K)分别测定了PVDC基炭经历的热解过程与其晶型、比表面积和孔结构;采用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电考察了它们在质量分数30%的 KOH水溶液中的电容特性.结果表明:PVDC基炭属于无定形碳,其大的比表面积(874.5m~2/g～969.2m~2/g)和丰富的微孔在固相炭化过程中形成;PVDC基炭具有适于双电层形成的优异孔径分布、高的质量比电容和面积比电容;900℃炭化的PVDC基炭具有最高的比电容值和良好的功率特性,50mA/g电流密度时的放电比电容达256.9F/g,5000mA/g电流密度时的放电比电容保持率达76.5%;提高炭化温度可提高PVDC基炭的电导率,降低电解质离子在孔内的扩散阻抗,改善双电层电容器的功率性能.
关键词:
双电层
,
聚偏二氯乙烯
,
离子尺寸
,
孔结构
赵朔
,
王成扬
,
陈明鸣
,
时志强
,
刘娜
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(09)60044-5
以马铃薯淀粉为原料,通过空气中210 ℃稳定化、氮气中600 ℃炭化,制备了马铃薯淀粉基炭微球.其中,稳定化处理是制备过程中的关键步骤.利用热失重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和差热扫描量热法(DSC),对其稳定化机理进行了研究;并利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行了表征.结果表明:当稳定化时间足够长时(如12 h),所制备的马铃薯淀粉基炭微球能够保持原淀粉的颗粒形态.这是由于在稳定化过程中,马铃薯淀粉中所含结晶水的失去导致了淀粉内微晶结构的破坏,使淀粉颗粒在进一步的炭化过程中不再发生微晶的熔融过程.
关键词:
马铃薯淀粉
,
炭微球
,
稳定化机理
赵朔
,
王成扬
,
陈明鸣
,
时志强
,
羡小超
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00923
通过炭化和进一步KOH化学活化的方法制备了聚酰亚胺基炭材料, 并将其用作双电层电容器电极材料. 采用DFT、XPS方法对其孔结构和表面化学性质进行了研究, 并通过恒流充放电等方法探讨了其电化学特性. 结果表明: 样品CPI的质量比电容是双电层电容和表面氮原子(尤其是N-5)所提供的赝电容共同作用的结果. 经活化后, 样品API比表面积达到1941m2/g, 主要形成0.7～2.0nm之间的微孔, 氮原子的影响可以忽略, 在50mA/g的放电电流密度下质量比电容达300F/g, 且电流密度达到1000mA/g时, 电容保持率仍为86.1%; 交流阻抗测试也表明样品API具有良好的双电层电容特性, 是一种新型的双电层电容器电极材料.
关键词:
聚酰亚胺
,
electric double-layer capacitor
,
electrochemical performance
赵朔
,
王成扬
,
陈明鸣
,
时志强
,
羡小超
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.05.012
通过炭化和进一步KOH化学活化的方法制备了聚酰亚胺基炭材料,并将其用作双电层电容器电极材料.采用DFT、XPS方法对其孔结构和表面化学性质进行了研究,并通过恒流充放电等方法探讨了其电化学特性.结果表明:样品CPI的质量比电容是双电层电容和表面氮原子(尤其是N-5)所提供的赝电容共同作用的结果、经活化后,样品API比表面积达到1941m2/g,主要形成0.7-2.0nm之间的微孔,氮原子的影响可以忽略,在50mA/g的放电电流密度下质量比电容达300F/g,且电流密度达到1000mA/g时,电容保持率仍为86.1%;交流阻抗测试也表明样品API具有良好的双电层电容特性,是一种新型的双电层电容器电极材料.
关键词:
聚酰亚胺
,
双电层电容器
,
电化学性能
韩鹏献
,
王成扬
,
时志强
,
吕嘉辉
,
秦军
,
姚国富
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01046
以热固性酚醛树脂为前驱体, 采用水蒸汽为活化剂, 通过改变活化时间, 制备出了一系列双电层电容器用活性炭(PFR(1-5)). 采用低温氮气吸附法测定BET比表面积和孔结构, 发现随着活化时间的增加, 活性炭的比表面积和中孔率增 大. 电化学测试表明, 用活化时间为5h的PFR5H制备的模拟EDLC的比电容, 在有机体系中50mA/g恒 流放电比电容达106.5F/g, 1000mA/g下放电仍保持99.7F/g, 仅衰减了6.4％, 具有良好的倍率特性. 交流阻抗谱测试结果显示PFR5H的内阻最低, 具有良好的电容性能和功率特性.
关键词:
双电层电容器
,
activated carbon
,
steam
,
phenolic formaldehyde resin
杜嬛
,
王成扬
,
郭春雨
,
时志强
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2008.02.009
以椰壳活性炭和杏壳活性炭为原料,采用浓硝酸液相氧化改性处理后,制成以KOH为电解液的超级电容器的炭电极.采用低温N2吸附法表征了活性炭的孔结构性质,并采用循环伏安法和交流阻抗法考察了活性炭电极的电化学性能.实验表明,经浓硝酸氧化处理后,活性炭的比表面积和孔容降低,平均孔径增大.但由于氧化处理后材料赝电容的增加,椰壳活性炭和杏壳活性炭的放电容量不但没有降低,反由原来的114 F·g-1和98 F·-1分别增大到166 F·g-1和157 F·g-1.同时,浓硝酸氧化降低了活性炭电极的表面电荷迁移电阻和时间常数.
关键词:
活性炭
,
超级电容器
,
表面氧化改性
,
赝电容
,
表面电荷迁移电阻
,
时间常数
时志强
,
赵朔
,
陈明鸣
,
王妹先
,
王成扬
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00799
以不同温度炭化的石油焦为原料、KOH为活化剂制备电化学电容器用炭电极材料. 采用XRD、TEM和N2吸附法对前驱体及活化产物的结构进行了表征, 并考察了样品的电化学性能. 结果表明: 通过调整前驱体的预炭化温度, 可实现对石油焦基活性炭的微晶结构和孔结构的调控, 分别制得无晶体特性的高比表面积活性炭和由大量类石墨微晶构成的低比表面积活性炭. 低表面积活性炭依靠充电过程中电解质离子嵌入类石墨微晶层间而实现能量存储, 具有比高比面积活性炭高10倍的面积比电容和更大的体积比电容.
关键词:
电化学电容器
,
graphite-like crystallite
,
electrochemical activation
,
specific capacitance
韩鹏献
,
王成扬
,
时志强
,
吕嘉辉
,
秦军
,
姚国富
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.06.005
以热固性酚醛树脂为前驱体,采用水蒸汽为活化剂,通过改变活化时间,制备出了一系列双电层电容器用活性炭(PFR(1-5)).采用低温氮气吸附法测定BET比表面积和孔结构,发现随着活化时间的增加,活性炭的比表面积和中孔率增大.电化学测试表明,用活化时间为5h的PFR5H制备的模拟EDLC的比电容,在有机体系中50mA/g恒流放电比电容达106.5F/g,1000mA/g下放电仍保持99.7F/g,仅衰减了6.4%,具有良好的倍率特性.交流阻抗谱测试结果显示PFR5H的内阻最低,具有良好的电容性能和功率特性.
关键词:
双电层电容器
,
活性炭
,
水蒸汽
,
酚醛树脂
时志强
,
赵朔
,
陈明鸣
,
王妹先
,
王成扬
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.04.033
以不同温度炭化的石油焦为原料、KOH为活化剂制备电化学电容器用炭电极材料.采用XRD、TEM和Nz吸附法对前驱体及活化产物的结构进行了表征,并考察了样品的电化学性能.结果表明:通过调整前驱体的顶炭化温度,可实现对石油焦基活性炭的微晶结构和孔结构的调控,分别制得无晶体特性的高比表面积活性炭和由大量类石墨微晶构成的低比表面积活性炭.低表面积活性炭依靠充电过程中电解质离子嵌入类石墨微晶层间而实现能量存储,具有比高比面积活性炭高10倍的面积比电容和更大的体积比电容.
关键词:
电化学电容器
,
类石墨微晶
,
电化学活化
,
比电容
