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超级电容器中的二维材料

唐捷 , 华青松 , 元金石 , 张健敏 , 赵玉玲

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.09.003

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选.文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测.

关键词: 超级电容器 , 双电层电容 , 器赝电容电容器 , 二维材料 , 石墨烯 , 过渡金属二硫族化合物(TMDCs) , 过渡金属碳/氮化物 , (MXenes) , 层状过渡金属氧化物(TMOs) , 层状过渡金属氢氧化物(TMHs)

针状焦基活性炭的制备及其作为EDLCs电极材料的电化学性能

李强 , 李开喜 , 王芙蓉 , 孙国华

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.04.009

以针状焦生焦为原料,通过KOH化学活化法,在不同活化条件下制备出一系列高比表面积活性炭,并对这些活性炭进行了孔结构表征.而后以30 % KOH溶液为电解液,测试了由所获活性炭制备的一系列电极的电双层电容性能.结果表明:在碱炭比7:1、活化温度850 ℃时,所制活性炭的BET比表面积为2 728 m2/g,孔容为2.14 cm3/g,统计平均孔径为4.4 nm,大中孔孔容占总孔孔容约50 %.该活性炭电极的比电容达305 F/g,有相对较高的能量密度、良好的功率特性以及双电层电容特性.

关键词: 针状焦生焦 , 活性炭 , 双电层电容 , 循环伏安

乙炔黑掺杂NiOx电极及其应用

苏岳锋 , 吴锋 , 包丽颖

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2004.03.006

应用新型乙炔黑对NiOx电极进行固相掺杂,可改变NiOx电极的微结构和组成,增加电极内部离子通道和电子通道数量,提高电极导电性能和活性物质的利用效率,并优化电极的电容特性;在C/NiOx非对称电容体系中,经新型乙炔黑掺杂的NiOx电极其高倍率充放电容量可为未掺杂电极的2.5倍;在实际的工作电压区间,C/NiOx非对称电容的能量密度可为C/C双电层电容的1.5倍.

关键词: 乙炔黑 , NiOx电极 , 非对称电容 , 双电层电容

硫酸盐还原菌生物膜对HSn70-1AB铜合金电极界面的影响

李进 , 许兆义 , 杜一立 , 苑维双 , 牟伟腾

中国腐蚀与防护学报 doi:10.3969/j.issn.1005-4537.2008.05.002

测试了硫酸盐还原菌(sulfate reducing bacteria,SRB)的生长规律,浸泡初期(前 3d)SRB处于对数增长期,浸泡后期(4 d后)SRB进入稳定生长期.利用AFM技术和EIS电化学方法研究了SRB生物膜对HSn70-1AB铜合金电极界面的影响.AFM分析表明,浸泡后期合金表面生物膜粗糙度较前期有所下降.EIS结果表明,浸泡前3 d,合金表面氧化膜层较为稳定,氧化膜层电容值变化不明显.浸泡7 d后,合金表面氧化膜遭受局部腐蚀,开始出现微孔,粗糙度增加,氧化膜层电容值增大.

关键词: 硫酸盐还原菌 , 生物膜 , AFM , 交流阻抗谱 , 双电层电容 , 转移电阻

Q235在不同含水量滨海盐土中腐蚀的电化学阻抗谱分析

聂向晖 , 李晓刚 , 杜翠薇 , 沈庆红

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.06.004

利用电化学阻抗谱(EIS)研究了Q235在不同含水量滨海盐土中的腐蚀行为.结果表明:在质量分数为10%含水的滨海盐土中,Q235的腐蚀主要受阳极控制,而在20%,34%含水滨海盐土中,其主要受阴极反应中扩散步骤控制.在10%含水滨海盐土中,由于腐蚀面积和深度不断增加,常相位角元件Qdl导纳的模值Qdl-Y0随埋样时间延长而逐渐增加.在20%和34%含水滨海盐土中,Q235表面的氧浓度逐渐下降,Warburg阻抗的导纳在反应初期较大,随时间延长而逐渐减小,当反应进行到一定程度时,试样表面氧扩散速度和还原反应速度逐渐趋于平衡,表面氧浓度的下降速度逐渐减小,Warburg阻抗导纳的下降逐渐趋于缓慢.

关键词: 含水量 , 电化学阻抗谱 , 双电层电容 , Warburg阻抗

CeO2-MnO2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容性能

徐政 , 陈志刚 , 钱君超 , 刘成宝 , 张玉珠

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201508015

通过水热法制备了CeO2-MnO2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等对复合电极材料的表面形貌、晶体结构,石墨烯表面官能团等进行了研究;并用恒流充放电、循环伏安法研究了复合电极材料的电化学性能.结果表明:氧化铈的掺入对电极循环次数的提高有着明显的促进作用;在铈锰物质的量比为2∶8时,复合电极材料的比电容和电容损达到最优,在10 mV·S-1扫描速度下,1 mol·L-1的Na2SO4电解液里测试的比电容最大达到157 F·g-1,且充放电1 000次循环后,电容损低至23%.

关键词: 石墨烯 , 铈锰氧化物 , 双电层电容 , 赝势电容 , 电容损

碳基电化学双层电容器及复合电源系统的研制

王晓峰 , 王大志 , 梁吉

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2002.06.014

碳基电化学超电容器作为一种新一代储能系统具有广泛的应用.多种测试及研究手段表明本文制备的炭材料具有适合电化学超电容器用途的特殊结构和型貌.直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示了使用该材料组装的电容器具有良好的电化学性能,活性物质的比容量为168.5F/g,在大功率充放电条件下的活性物质的能量密度>5.0Wh/kg,同时具有105以上的循环寿命,脉冲放电实验证明超电容器能有效改善镍氢电池的大电流脉冲放电性能.

关键词: 超电容器 , 双电层电容 , 活性炭 , 复合电源

电极制备工艺对褐藻多孔碳双电层电容性能的影响

许兴欣 , 康丹苗 , 刘庆雷 , 张荻

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160108

为探究电极制备过程对材料双电层电容可能带来的变化,以褐藻为前驱体制备多孔碳,研究了电容测试过程中碳颗粒尺寸和电极制片压力两种工艺参数对其双电层电容性能的影响规律.通过将多孔碳粉末严格筛分成5组不同的尺寸,分别制成电极并测试其充放电性能和循环伏安曲线,得到比电容随颗粒尺寸变化的规律;再选取优化尺寸的多孔碳,在4种不同的压力下制成电极片,进而研究了不同制片压力对电极电容的影响规律.研究表明,在微米级,所制电极的比电容随碳颗粒尺寸的减小显著增加,同时随制片压力的增大,比电容先增大后减小.本实验条件下,碳颗粒尺寸小于25 μm、制片压力为10 MPa(对应电极片所受真实压强约619 MPa)时,得到的电极片具有最高的比电容值.

关键词: 褐藻 , 多孔碳 , 双电层电容 , 碳颗粒尺寸 , 电极制片压力

缓蚀剂阳极脱附现象的研究──Ⅱ.缓蚀剂阳极脱附对电极阻抗的影响

王佳 , 曹楚南

中国腐蚀与防护学报

使用交流阻抗方法研究了缓蚀剂阳极脱附对电化学阻抗谱及电化学界面参数的影响。在脱附电位附近,缓蚀剂阳极脱附使铁阳极过程阻抗响应中产生一附加感抗。界面电容在外加电位低于脱附电位时保持不变,达到脱附电位后迅速增加。电荷迁移电阻随电位正移逐渐降低,达到脱附电位后降至很小数值并减缓变化。弥散效应系数则随电位正移大体线性增加,与脱附电位无明显相关性。依据缓蚀剂在脱附电位Edes附近发生阳极脱附讨论了上述实验结果。

关键词: 缓蚀剂 , Desorption , Desorption potential , Electrochemical Impedance Spectra , Double layer capacitance

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