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超级电容器用活性炭的制备与电化学表征

李晶 , 黄可龙 , 刘业翔

材料科学与工艺

以煤焦油沥青为前驱体,采用化学活化法制备了超级电容器用高比表面活性炭和活性炭电极.考察了活化温度对活性炭电极比电容量的影响,研究了活性炭材料的比表面积和孔结构与活性炭电极的充放电性能之间的关系,并对活性碳电极进行了电化学表征.结果表明,在500~700℃,随着活化温度的提高,活性炭电极的比电容量显著增大,当活化温度超过700℃时,活性炭电极材料的比电容量变化不明显.700℃活化温度下所制备的活性炭材料呈现明显的多孔结构,孔容为1.038 cm3/g,比表面积为1959 m2/g;所制成的活性炭电极比电容量为210 F/g,等效内阻为0.9 Ω/cm2,10 mA/cm2充放电500次后保持90%以上电容量,交流阻抗谱在频率低于转化点时表现出纯粹的电容行为,循环伏安曲线显示出良好的可逆特性.

关键词: 超级电容器 , 活性炭电极 , 循环伏安 , 交流阻抗 , 比电容量

超级电容器碳电极材料制备工艺优化与性能

李晶 , 赖延清 , 赵晓东 , 彭汝芳 , 刘业翔

材料导报

以碳化后的中间相沥青为前驱体、KOH为活化剂制备了超级电容器用活性炭电极材料,考察了KOH活化温度和碱碳比对所制备的超级电容器用活性炭电极材料的孔隙结构和电化学行为的影响,分析了不同工艺条件下所制备的活性炭电极材料的孔结构和电化学性能的影响因素.结果表明,于800℃活化温度和4∶1碱碳比条件下制备的活性炭电极在1moI/L(C2H5)4NBF4/PC时的最大比电容量可达103.2F/g,活性炭孔结构和比电容量的变化依赖于具体的处理工艺,中孔的含量对活性炭电极的比电容量会产生重要影响.

关键词: 超级电容器 , 活性炭 , KOH活化工艺 , 孔结构 , 比电容量

中间相沥青基碳电极材料的制备工艺优化与性能

李晶 , 赵晓东 , 李小宏 , 赖延清 , 刘业翔

材料导报

以煤焦油沥青为原料,采用“中间相调制-化学活化”工艺制备了超级电容器用活性碳电极材料,考察了中间相调制温度对活性碳晶体结构、孔径分布、电容量特性的影响,并分析了中间相沥青的调制过程及不同实验条件对活性碳晶体结构、孔径分布、电容量特性的影响.结果表明,中间相沥青调制温度主要集中在190~492.5℃,随中间相调制温度升高,活性碳电极材料的振实密度明显增大,在500℃条件下制备的活性碳材料具有最高的比电容量,达到103F/g,较高的调制温度能提升活性碳中碳的边缘层含量,从而提高材料的面积比电容量.

关键词: 中间相沥青 , 活性碳电极材料 , 比电容量 , 超级电容器

静电纺丝技术在超级电容器中的应用

靳瑜 , 姚辉 , 陈名海 , 刘宁 , 李清文

材料导报

静电纺丝是一种新型的非纺织成丝技术,具有适用材料体系广泛、纤维尺寸结构可控、工艺简便等特点,是制备连续纳米纤维的重要方法.静电纺丝技术制备的纳米纤维薄膜因具有巨大的纳米表面和网状孔隙结构可调等优势,在超级电容器领域显示出诱人的应用前景.综述了近年来静电纺丝技术在超级电容器电极材料和隔膜材料方面的研究进展,介绍了碳基、金属氧化物和聚合物电极材料高活性纳米纤维的制备方法及电化学行为,以及静电纺丝无纺布作为隔膜材料显示出的巨大优势,并总结了制约静电纺丝走向商业化的不利因素,如产率低、薄膜强度不足、喷丝不稳定等,最后介绍了近年来静电纺丝技术在结构可控、规模化制备的产业进展,并展望了其在超级电容器领域中的商业化应用前景.

关键词: 静电纺丝 , 超级电容器 , 比电容量 , 电极 , 隔膜

添加多壁纳米碳管活性炭电极材料的电化学电容特性

刘辰光 , 方海涛 , 王大伟 , 李峰 , 刘敏 , 成会明

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.03.003

在活性炭电极材料中,用多壁纳米碳管作导电添加剂替代传统的炭黑、石墨粉等可较大地改善电极材料的性能.当添加质量分数为5 %的多壁纳米碳管时,活性炭电化学电容器的比电容量由添加同量炭黑的130 F/g增加到185 F/g,同时提高了活性炭电容器的频率响应性能.基于该研究结果试制出不同规格的添加多壁纳米碳管的活性炭电化学电容器样品,结果表明添加多壁纳米碳管的活性炭电极材料具有良好的电化学电容特性.

关键词: 纳米碳管 , 活性炭 , 电化学电容器 , 比电容量 , 导电添加剂

热解温度对MnO2电容行为的影响

刘献明 , 张校刚

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2003.05.009

通过在不同温度下对KMnO4进行热分解制得电化学电容器电极材料MnO2.经XRD和TEM测试,结果表明不同温度得到的MnO2具有一定的层状结构,随着温度升高,无定形相/晶化相比降低.电化学测试表明这些材料皆有典型的电容性能.550℃热解产物电容特性最好,比电容量达243F.g-1,充放电性能好,经200次循环电极容量保持在95%以上.

关键词: 电化学电容器 , MnO2 , 直接热分解 , KMnO4 , 比电容量

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