一个典型超级电容器是由双电极、多孔隔膜和电解液共同组成的。事实上,随着各类超级电容器技术的不断发展,可重点结合不同电极材料的优势以提高装置的性能。其他因素如碳材料的内部电阻、表面官能团的种类和数量、表面润湿性能、边缘效应和循环性能等,都直接影响着SCs的电化学性能。......
2023-10-20
Ni、Co、Fe基复合材料电化学性能研究-意义及成果
【摘要】：目前,解决这一问题的关键是在不损失SCs高功率容量的基础上,研究设计出价格低廉、能量密度高的电极材料。本书通过优化Ni、Co、Fe基复合电极材料的组成、形貌及结构,使其组装成同时具备高能量密度和高功率密度的SCs,对拓展SCs在电力储能、电动汽车及便携式电子产品等前沿领域的应用有很强的现实意义。
超级电容器作为功率输出装置,表现出了功率密度大、瞬时快速充放电、循环稳定性高的优点,被广泛应用在清洁能源和混合动力汽车等领域。然而,与传统电池相比,SCs的能量密度却很小,这很大程度上限制了其在储能领域的进一步应用。目前,解决这一问题的关键是在不损失SCs高功率容量的基础上,研究设计出价格低廉、能量密度高的电极材料。根据电荷储存原理,SCs可以分为双电层电容器和赝电容器两大类。过渡金属氢氧化物是典型的赝电容活性材料,与双电层材料相比,其在电极表面发生了可逆的氧化还原反应,从而拥有了更高的比电容。然而对于一种出色的赝电容电极材料来说,不仅应具有高比电容和大比表面积,还应该拥有良好的氧化还原可逆性和循环稳定性。另外,作为功率元件,在充放电过程中,内部电阻应该足够低才能获得高倍率特性。在众多的过渡金属氢氧化物中,Ni、Co、Fe基(氢)氧化物以其超高的理论比电容、良好的氧化还原能力及低廉的价格成了有广泛应用价值的赝电容电极材料。然而当需要高能量密度输出时,Ni、Co、Fe基(氢)氧化物的低导电性却限制了其快速电子转移的能力。为了提高Ni、Co、Fe基电极材料的电化学性能,本书深入研究了Ni、Co、Fe基(氢)氧化物不同形貌的分等级纳米结构以及将石墨烯作为基底负载Ni、Co、Fe基(氢)氧化物后形成的复合物。Graphene作为一种优异的碳材料,具有巨大的活性表面积和出色的导电性,与Ni、Co、Fe基(氢)氧化物复合后可以发挥二者的协同效应,从而大幅度提高复合物的电化学活性。Graphene不仅可以作为Ni、Co、Fe基(氢)氧化物生长的支撑材料,而且可为电荷传输提供通道,缩短电子和离子扩散路径,提高电荷质量传输效率,有助于复合物稳定性的提升。本书通过优化Ni、Co、Fe基复合电极材料的组成、形貌及结构,使其组装成同时具备高能量密度和高功率密度的SCs,对拓展SCs在电力储能、电动汽车及便携式电子产品等前沿领域的应用有很强的现实意义。(www.chuimin.cn)
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Ni、Co、Fe基复合材料的电化学性能研究及详细阅读
在这项研究中,5%纳米多孔碳是由聚丙烯酸钠制得并与20%石墨烯复合而成。这项研究体现了孔体积与石墨烯含量对设计SCs电极的重要性,孔体积需要优化至小于0.7nm,引入石墨烯可以提高复合物的导电性从而获得最好的电容性能。......
2023-10-20
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Ni、Co、Fe基复合材料的制备及电化学性能详细阅读
超级电容器的比电容定义如下:其中,Q为单位质量电极上储存的电荷量,V为工作电压窗口。超级电容器由于其不同的储存能量机制,可分为以下两种基本类型:电化学双电层电容器[8]。通常情况下,具有大比表面积的碳基活性物质被用作EDLCs的电极材料。这类电容器源于电极材料与电解液之间发生的氧化还原反应[5,10]。图1.1双电层电容器和赝电容器2电池电极装置示意图[11]......
2023-10-20
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Ni、Co、Fe基复合材料电极的电化学性能研详细阅读
Co2也是一种SCs高容量的正极材料,由于其层间距大、成本低,其理论比电容值可达3460F/g。免黏结剂的Co2与CNT阵列电极产生高比电容值及优异的倍率性能[197],Graphene/Co2复合物输出的比电容值明显高于纯Co2。截至目前,在以往的报道中Co2及其衍生物表现出高的比电容值,但较低的活性物质负载量和较低的电势范围将很大程度上限制其在SCs中的实际应用。......
2023-10-20
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Ni、Co、Fe基复合材料制备及电化学性能研详细阅读
金属(氢)氧化物的高电活性有助于碳纳米结构/金属(氢)氧化物的比电容和能量密度的提升,并且复合电极中二者产生协同效应降低了材料成本。碳材料作为一种组分在不同维度上与金属(氢)氧化物结合形成的多维复合物是一类优异的超级电容器电极材料,其中石墨烯与Ni2的复合物为近来的研究热点。......
2023-10-20
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Ni、Co、Fe基复合材料的制备与电化学性能详细阅读
Fu等人[159]将α-Ni2膜电沉积到Ni片上,发现其具有超高的电容值。结果显示,α-Ni2粒子具有出色的电化学活性,作为单电极比电容值高达2595F/g。在这些方法中,将高导电性的石墨烯引入Ni2形成复合物是一种有效的、直接的方法。另外,Ni2纳米颗粒负载在石墨烯表面可以作为间隔物有效地降低石墨烯片的团聚,最终保持高比表面积,所以研究Ni2与石墨烯复合材料的制备及其电化学性能是非常有必要的。......
2023-10-20
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制备与性能研究：Ni、Co、Fe基复合材料及详细阅读
近年来,FeOOH以其优异的负电位窗口和高的理论比电容值,成为一种新型的阳极材料,具备各种形状和成分的FeOOH已被开发成SCs的电极。FeOOH也与其他材料,如金属氧化物和富碳物质结合形成复合物。Zhang团队[176]采用水热法制备出极其细小的α-FeOOH纳米棒/氧化石墨烯复合物作为SCs的电极材料,以氧化石墨烯和醋酸铁为原材料,不添加任何添加剂直接反应制得。α-FeOOH纳米棒平均直径为6nm,平均长度为75nm。......
2023-10-20
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长江入海沉积物中Fe循环：环境示踪意义及研究详细阅读
随着铁盐实验的开展，Fe如何有效地被生物吸收和利用，即Fe的生物利用有效性越来越受科学界关注。最新的研究表明，燃烧也是可溶性Fe的一个重要来源之一。Journet等认为，粉尘中大部分生物可利用的Fe并不是Fe的氧化物，而是黏土矿物中的Fe，这部分Fe占所有生物可利用Fe的90%。另外，人类活动也可以直接或间接地影响大气中可溶性Fe的含量。Luo等的结果显示，燃烧供应的可溶性Fe约占大气总可溶性Fe的50%。......
2023-08-17
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