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纸纤维基柔性还原氧化石墨烯、聚苯胺超级电容器复合电极材料的制备与性能研究

文章研究了一种石墨烯复合电极材料制备方法,以低成本的纸纤维材料为柔性基板,结合双电层电容碳材料氧化石墨烯和赝电容导电聚合物聚苯胺的互补优势,通过超声分散和真空抽滤的方法,实现了纸纤维基-聚苯胺-还原氧化石墨烯复合电极材料的制备。采用场发射扫描电子显微镜、Zahner电化学工作站对电极材料的循环伏安曲线、充放电性能进行测试分析。结果表明,柔性电极材料在100次弯曲测试后,没有发生明显分层和活性物质剥落现象,在电流密度为1 A/g时比电容为458 F/g,10 A/g电流密度下比电容为250 F/g,经过1 000次充放电循环后,比电容仍能保持80%左右。这种高性能低成本的柔性复合电极材料在可穿戴式电子设备领域具有广阔的应用前景。超级电容器;柔性复合电极;纸纤维;氧化石墨烯;聚苯胺TQ 152 A1引言随着可穿戴电子设备和电子器件的快速发展,对于其能量存储设备的轻量化、高的功率密度、低成本和环境友好等性能的要求也越来越高[1-3]。...  (本文共8页) 阅读全文>>

《无机材料学报》2017年04期
无机材料学报

石墨烯包覆分子筛复合电极材料的制备及其性能研究

超级电容器作为一种新型绿色储能器件,具有能量密度高、循环寿命长等优点,在风力发电、存储备份、军工大功率装备和轨道交通等领域得到广泛应用[1-2]。其中,电极材料是影响超级电容器电化学性能的关键因素。目前研究较多的三种超级电容器电极材料分别为碳材料[3]、金属氧化物[4]和导电聚合物[5]。研究表明,将上述不同种类电极材料复合,产生的协同作用不仅能弥补单一材料不足,而且能实现材料性能优势互补。因此,复合电极材料已成为超级电容器领域的研究热点。例如,Chan等[6]用电化学沉积法制备出颗粒状Mn O2/石墨烯复合物,并发现在1 m V/s扫描速率下其最大比电容为378 F/g。刘建华等[7]采用化学接枝法原位合成了石墨烯/聚吡咯复合物,其比电容可达284 F/g。石墨烯是一种具有蜂窝形状特殊结构的碳材料,其理论比表面积(2630 m2/g)和电导率(7200 S/m)远高于其它碳材料[8]。因此,石墨烯是最具吸引力的电化学储能材料。...  (本文共7页) 阅读全文>>

《盐湖研究》2017年04期
盐湖研究

分子筛/石墨烯复合电极材料电化学性能的对比研究

1引言超级电容器,也叫电化学电容器,其性能介于传统电容器和锂离子电池之间[1],兼有传统电容器功率密度大和锂离子电池能量密度高的特点;此外,它还具有效率高、循环寿命长等显著优点。因此,超级电容器在电子产品、新能源发电系统、信息通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景[2-4]。超级电容器根据储能原理不同,可分为双电层电容器和赝电容器。双电层电容器电极材料有活性炭[5]、碳纳米管[6]、炭气凝胶[7]、石墨烯[8]等,但单纯用碳基材料作为电极产生的双电层电容并不能达到很高的比电容和能量密度。赝电容器电极材料有导电聚合物和金属氧化物等,如聚苯胺[9]、Ru O2[10]、Co O[11]、Fe2O3[12]等,然而赝电容器普遍具有稳定性不佳的缺点。研究表明[13],将上述不同种类的电极材料进行复合,不仅可以弥补单一材料的缺点,同时还可以实现材料性能的优势互补,获得兼有高容量、优异循环性与倍率性的超级电容器复合电极材料。石墨烯是一种拥有...  (本文共8页) 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

自支撑三维聚苯胺-CNTs/镍纤维复合电极材料制备及其化学电容储能性能研究

导电聚苯胺(PANi)-碳纳米管(CNTs)是近年来受到关注的一类复合电极材料,在高性能超级电容器等领域具有广泛的应用前景。但是,目前制备的PANi-CNTs复合电极材料由于制备方法的限制大多呈粉末状,成型问题极大地限制了复合材料在电化学领域的应用,因此制备具有整体式结构的PANi-CNTs复合电极材料是解决这一问题的关键。基于独特的具有薄层大面积三维开放网络的CNTs/镍纤维为载体,制备了一种新型自支撑三维导电聚苯胺-碳纳米管/镍纤维复合电极材料。首先,通过化学气相沉积法催化裂解乙烯在镍纤维结构(5vol%的8μm的镍纤维,空隙率为95vol%)上生长CNTs的方法,制备了CNTs/Ni-fiber复合材料;然后,通过溶胶涂覆法将PANi组装在CNTs/Ni-fiber上制得复合电极材料。其中,Ni-fiber网络作为集流极,CNTs充当纳米载流导线连接作为电荷存储器的PANi。考察了PANi负载量、PANi分子量和CNTs含...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

《炭素》2017年02期
炭素

基于复合电极材料的超级电容器研究进展

0引言超级电容器作为新型储能元件,由于循环寿命长、可逆性良好、能量密度和功率密度高等优点,一经问世便受到广泛关注。世界著名科技期刊美国《探索》杂志2007年1月号,将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展,并将在某些领域取代传统蓄电池。电极材料是超级电容器的重要组成部分,是影响超级电容器性能和成本的关键因素。目前超级电容器虽然在能量储存方面有很大优势,但是在工作过程中容量下降、阻抗增加以及自放电阻碍了超级电容器市场化进程,特别是在高功率、大电流工作时能量密度衰减较快,这些都与电极材料的性质有直接关系。电极材料电化学性能是材料孔道结构和表面化学组成等几个方面综合作用的结果,具有大比表面积、高电导率、适当孔径分布和规则孔道结构、化学性质稳定、并能引起一定赝电容的电极材料可成为理想的电极材料。一般超级电容器电极材料用双电层电容器的炭材料、可引起赝电容的导电聚合物或金属氧化物、炭材料与...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《炭素》2017年02期
华东师范大学
华东师范大学

石墨烯基复合电极的超级电容特性研究

为应对日益严峻的能源危机与现代科技社会对电力的大规模使用,与石油、煤炭等一次性能源相比,人们越来越青睐于水能、风能、太阳能等可再生清洁能源的利用。与能源的开发、利用一样至关重要的是能源的存储问题,这是对全球经济与人类生活发展不容忽视的课题。超级电容器(supercapacitors、 ultracapacitors)又称电化学电容器(Electrochemical capacitors),作为新一代能源存储元件,具有寿命长、安全性高、使用温度范围宽、绿色环保等特性。为缓解煤炭消耗、减少对石油进口的依赖和有效的解决铅酸电池污染及城市尾气污染等问题,我国正积极推广超级电容器的应用。因此,超级电容器的基础理论与实际应用的研究己刻不容缓。近几年,石墨烯(graphene)由于其独特的2D结构而具有优异的化学稳定性、较高的电导率和大比表面积等特性,在超级电容器电极的应用研究已有报道。目前,由于石墨烯制备方法的局限性限制了其在实际应用中的广...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>