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三维石墨烯网络在超级电容器中的应用

李晨 , 张熊 , 王凯 , 张海涛 , 孙现众 , 马衍伟

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(15)60185-8

三维石墨烯网络(3DGNs)能够缩短电解质离子的扩散距离,提供快速电子输运通道,并能充当骨架以与赝电容材料进行复合,因而在超级电容器中得到了广泛应用。本文主要综述近年来三维石墨烯网络及其复合材料在超级电容器电极材料方面的的进展,论述提升三维石墨烯基超级电容器性能的途径,最后展望了未来三维石墨烯网络的前景。

关键词: 三维 , 石墨烯 , 超级电容器 , 纳米结构 , 能量存储

嵌段共聚物直接热解法制备介孔炭材料及其在超级电容器中的应用

汪勇 , 孔令斌 , 李晓明 , 冉奋 , 罗永春 , 康龙

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(15)60191-3

以嵌段共聚物为前驱体,通过直接热解聚丙烯腈嵌段苯乙烯( PAN-b-PS-b-PAN)制备新型纳米多孔炭材料。炭材料制备依赖于嵌段共聚物分子的设计,而分子量可控、分布范围较窄的嵌段共聚物则通过可逆加成链转移( RAFT)聚合方法合成。所制炭材料不仅具有较高的比表面积(950 m2·g-1),且在2~4 nm的介孔范围内孔径得到良好的控制。此外,作为电极材料在2 mol/L KOH电解液中表现出高的比容量(185 F·g-1,电流密度为0.625 A·g-1),且显示较好的循环寿命,经10000次循环后,能够保持初始比容量的97.5%。通过不同分子量聚合物的设计,制备结构新颖的多孔炭材料,可应用于高性能超级电容器。

关键词: 嵌段共聚物 , 介孔炭 , 聚合物炭化 , 能量存储 , 超级电容器

柠檬酸盐为碳前驱体制备介孔炭及其在电化学电容器中的应用

周晋 , 袁勋 , 邢伟 , 司维江 , 禚淑萍

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60040-8

热解柠檬酸镁或柠檬酸钡,制备了两种介孔炭(MgC或BaC),并将其用作双电层电容器电极材料.采用氮气吸附、扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱对所制介孔炭进行表征.结果表明:所制介孔炭孔结构与柠檬酸盐所含金属阳离子有关.其中,BaC呈典型的双峰孔径分布,最可几孔径分别为3. 8nm和15nm;而MgC的孔道主要是小尺寸的介孔或微孔.通过循环伏安、恒流充放电法测试所制介孔炭作为电化学电容器电极材料时的电化学性质.测试表明,在离子液体中MgC和BaC都具有很高的比电容值,分别达到180F·g-1和171F·g-1.其中,BaC的倍率性能良好,能量密度可达到53. 3Wh·kg-1,最大功率密度为20kW·kg-1.BaC优良的电容特性主要归因于其孔径双峰分布的孔结构和亲水性表面化学性质.

关键词: 双电层电容器 , 柠檬酸盐 , 双峰孔炭 , 储能 , 离子液体

石墨烯基宏观体:制备、性质及潜在应用

张丽芳 , 魏伟 , 吕伟 , 邵姣婧 , 杜鸿达 , 杨全红

新型炭材料

石墨烯基宏观体材料是由石墨烯片层组装构建而成的宏观形态的新型碳质材料,不仅保持了石墨烯片层良好的物理化学性质,同时具有可调控的微纳织构和宏观形态.笔者综述了石墨烯基宏观体的不同宏观形态和构建方法,并着重对自组装方法进行了详细介绍;讨论了石墨烯基宏观体的物化性质,并着重对其在能源储存和转化、催化、生物医学等方面的潜在应用进行了展望;最后对石墨烯基宏观体研究中的挑战以及实际应用前景进行了评述,指出不同维度组装、构建宏观体结构和相关材料是石墨烯走向实际应用的有效手段.

关键词: 石墨烯 , 石墨烯基宏观体 , 自组装 , 性质 , 储能

基于CoNi-双金属氢氧化物//AC非对称超级电容器的构筑

谢莉婧 , 孙国华 , 谢龙飞 , 苏方远 , 李晓明 , 刘卓 , 孔庆强 , 吕春祥 , 李开喜

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(16)60003-3

以高电容特性的CoNi-LDH作正极,活性炭作负极,6 mol/L KOH溶液为电解液构筑CoNi-LDH/AC非对称超级电容器.由于这两种材料在同一种电解液中发生可逆循环时对应的电化学电势范围不同,因此通过组合这两种电极材料可以有效地解决对称电容器工作电压低的问题.用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对其电化学性能进行研究.结果表明,所组装非对称电容器在碱性水系电解液中,其工作电压可以达到1.5V.通过比较它与基于两种电极材料对称电容器的能量密度-功率密度曲线可以看出,非对称电容器的性能有了很大提高,在功率密度为102.3 W·kg-1时,其能量密度可以达到46.3 Wh·kg-1.

关键词: 钴镍双金属氢氧化物 , 纳米复合物 , 非对称超级电容器 , 能量存储

层次孔炭材料的设计制备及其在储能领域的应用

符若文 , 李争晖 , 梁业如 , 李峰 , 徐飞 , 吴丁财

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(11)60074-7

层次孔炭材料呈合理的微孔-中孔/大孔结构及孔径分布,具有高的电化学活性表面、极短的扩散距离和较高的传质速率,在用作储能器件电极材料时,表现出优异的功率特性.通过综述近来年层次孔炭材料的设计制备及其在储能领域的应用进展,重点介绍了本课题组自2008年以来的研究成果,进而展望了层次孔炭材料的发展方向.指出:层次孔炭材料主要通过模板法或模板-活化联合法制备.这两种方法可以实现炭材料纳米结构的精确调控.最近,开发出来的更简易的免模板法展现出较好的应用前景.

关键词: 层次孔炭材料 , 合成方法 , 储能

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