超级电容器电极材料制备及表征研究

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超级电容器电极材料二氧化锰的合成和性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏｓｃｌｅａａ－ＭｎＯ２ｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｗｉｔｈｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｅｒｍａｎｇａｎａｔｅａｎｄｍａｎｇａｎｅｓｅｓｕｌｆａｔｅｍｉｘｔｕｒｅｉｎａｎａｕｔｏｃｌａｖｅ
ａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｔｉｍｅｓ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸＲＤ，ＳＥＭ，ａｎｄＢＥＴａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｔｉｍｅｗａｓ９ｈ，ＳＥＭｔｅｓｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｗｄｅ￣ｗａｓｎａｎｏｐｏｗｄｅｒｗｉｔｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｔ５０￣６０ｎｍ；ＸＲＤａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｄｅｒｗａｓａ－ＭｎＯ２；ａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｉｆｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆＢＥＴｔｅｓｔｒｅａｃｈｅｄ５３．６６ｍ２／ｇ．Ｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｙｓｔｅｍｓｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅｄｉｏｘｉｄｅａｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ａｓａｔｕｒａｔｅｄ

导电碳基气凝胶作为超级电容器电极的性能测试实验报告

导电碳基气凝胶作为超级电容器电极的性能测试实验报告
导电碳基气凝胶是一种具有高比表面积和优异导电性能的材料，被广泛应用于超级电容器电极领域。

下面是一份关于导电碳基气凝胶作为超级电容器电极性能测试实验报告的摘要：
实验目的：
通过测试导电碳基气凝胶作为超级电容器电极的性能参数，评估其在电存储领域的应用潜力。

实验方法：
1. 制备导电碳基气凝胶电极材料；
2. 制备超级电容器样品，选择适当的电解液和隔膜；
3. 使用电化学工作站进行循环伏安测试、恒流充放电测试，并记录相应电流电压数据；
4. 分析实验结果，评估导电碳基气凝胶电极的性能。

实验结果：
1. 循环伏安测试显示，导电碳基气凝胶电极具有良好的电容循环稳定性；
2. 恒流充放电测试表明，导电碳基气凝胶电极具有较高的比容量和能量密度；
3. 通过比较实验结果，发现导电碳基气凝胶电极相对于传统材料具有更好的电化学性能。

结论：
导电碳基气凝胶作为超级电容器电极具有良好的性能表现，其具备高比表面积、优异导电性能和较高的能量密度，可以被广泛应用于电能存储领域。

请注意，此为一份虚拟的实验报告摘要，具体实验过程和结果需要根据实际情况进行详细描述和分析。

同时，实验结果也可能因材料性质、实验条件等因素而有所差异。

超级电容器实验报告

实验报告题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号***********所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间2012 年 4 月1.【实验目的】1. 了解超级电容器的原理；2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点；4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法；5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。

2. 【实验原理】超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。

超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。

尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。

图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。

在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。

表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。

大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。

(1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。

对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。

当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。

这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。

根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。

层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究

层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是一种理想的超级电容器电极材料,这是因为其大的理论比表面积可以提供一定的双电层电容,同时其片层上的过渡金属元素可以作为电化学反应的活性位点,提供较大的赝电容。

但是,由于LDH片层之间氢氧键的作用,导致LDH材料经常会发生团聚,而且LDH的导电性较差,这些都会影响它的电化学储能性能。

针对LDH的团聚问题,本文基于微/纳结构设计的思路,构筑由LDH纳米片构成的空心微米球,获得了具有大比表面积的电极材料结构,暴露更多可以与电解质接触的活性面积,从而充分利用其高的赝电容。

针对LDH导电性较差的问题,本文通过将LDH与导电性能较好的掺氮还原氧化石墨烯复合,构筑分级（Hierarchical）纳米复合材料,既能够增加复合材料的导电性,也能够一定程度上抑制LDH的团聚,达到协同提升其电化学性能的目的。

本论文主要内容如下:1.结合溶胶-凝胶法和相分离,以聚氧化乙烯（Polyethylene oxide,PEO）作为软模板,制备得到了尺寸均匀的A1203空心微米球。

然后以此空心微米球作为硬模板,通过微波辅助水热法,制备得到了NiAl-LDH空心微米球。

详细探究了水热温度和反应物比例对最终产物形貌的影响,获得了产物形貌及其电化学性能之间的关联关系,并确定了最佳的反应温度和反应物比例。

该LDH空心微米球成功保留了A1203模板的高比表面积和适当的孔径等优点,具有高的比电容（lAg<sub>1</sub>时达到了 1578 Fg-1）和优异的循环稳定性（20 A g-1下循环10000次后比电容保留率为93.75%）。

此外,基于此LDH空心微米球作为正极组装的非对称超级电容器可以实现20 Wh kg-1的高能量密度。

2.以三聚氰胺作为氮源,通过简单的加热处理,成功实现了对石墨烯的氮掺杂。

超级电容器的材料与制造

超级电容器的材料与制造超级电容器是一种能够快速存储和释放大量电荷的电子元件，具有高能量密度、长循环寿命、快速充放电速度等优点，因此在电子设备、新能源汽车、电力系统等领域有着广泛的应用。

超级电容器的性能主要取决于其材料和制造工艺，下面将介绍超级电容器常用的材料以及制造过程。

一、超级电容器的材料1. 电极材料超级电容器的电极材料是其性能的关键之一。

目前常用的电极材料主要包括活性炭、氧化铅、氧化锰、氧化铁等。

活性炭是最常见的电极材料，具有比表面积大、导电性好的特点，能够提高电容器的能量密度。

氧化铅、氧化锰、氧化铁等材料具有较高的比电容和电导率，能够提高电容器的功率密度。

2. 电解质电解质是超级电容器中起储存电荷和传导电荷的作用的重要组成部分。

常用的电解质包括有机电解质和无机电解质。

有机电解质具有导电性好、稳定性高的特点，但在高温下易发生分解；无机电解质具有耐高温、耐腐蚀的特点，但导电性较差。

选择合适的电解质可以提高超级电容器的性能。

3. 封装材料超级电容器的封装材料需要具有良好的绝缘性能、耐高温性能和耐腐蚀性能，以保护电容器内部元件不受外界环境的影响。

常用的封装材料包括聚酰亚胺、聚丙烯等高分子材料，以及氧化锌、氧化铝等无机材料。

二、超级电容器的制造1. 电极制备电极是超级电容器的核心部件，其制备过程主要包括原料处理、混合、成型、烘干和烧结等步骤。

首先将电极材料进行粉碎、筛分等处理，然后按一定比例混合均匀，加入适量的粘结剂和溶剂，进行成型，最后通过烘干和烧结等工艺得到成品电极。

2. 电解质注入电解质是超级电容器中起储存电荷和传导电荷的作用的重要组成部分。

在制造过程中，需要将电解质注入到电容器的正负极之间，以确保电容器正常工作。

注入电解质的过程需要控制好温度、压力和注入速度等参数，以避免电解质泄漏或不均匀分布。

3. 封装组装封装是超级电容器制造的最后一个环节，其目的是将电容器内部元件封装在外壳中，以保护其不受外界环境的影响。

超级电容器电极材料研究进展

１．１．１活性炭
活性炭具有生产成本低、性质稳定、孔隙结构发达、比表面
积大、绿色环保等优势，这使它成为一种有广阔发展前景的超
级电容器电极材料。
活性炭主要是以果壳、秸秆、木材、煤、沥青、石油焦、树脂等
有机原料为前驱体，经过碳化和活化等特殊处理得到的产物。
活性炭的原料可归为三类：生物质、矿物质及高分子聚合物。
９３．７６％［７］。
１．１．２模板碳
模板碳可以通过模板法制备。模板法根据模板不同可以
分为硬模板法和软模板法。硬模板法是以具有多孔结构的硬
质材料为模板，将碳前驱体填充至模板内，经炭化后去除模板
获得多孔碳结构。软模板法是利用表面活性剂为软模板剂，通
过改变模板剂和碳前驱体的反应比例及温度等工艺条件制备
墨烯作为超级电容器电极材料的文章。石墨烯具有优异的电
导率、热导率及较高的理论比表面积（２６３０ｍ２／ｇ）和良好的化
学稳定性，它符合超级电容器对电极材料的要求，是一种理想
的双电层电容器电极材料。然而，石墨烯的比表面积和比容量
值都远远小于其理论值。如何优化制备方法，充分有效地利用
石墨烯的高比表面积，提高石墨烯材料的本征电化学性能，具
ｆｕｔｕｒｅｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｒｅｓｅａｒｃｈ
随着社会的发展，煤、石油和天然气等传统化石能源消耗
量日益增大，能源短缺和环境污染问题不断加剧，这给人类带
来了新的挑战。开发新能源和利用可再生能源代替传统的化
针对不同尺寸的电解液离子，碳电极材料的最佳孔径也不
同，如果碳材料的孔径过小，将导致电解液离子无法进入，当碳

超级电容器的制备及性能分析

超级电容器的制备及性能分析随着科技的不断进步，新型电力储存设备——超级电容器逐渐成为研究的热点。

与传统的化学电池相比，超级电容器具有高能量密度、长寿命、快速充放电等优势，因此在可再生能源、电池车等领域有着广泛的应用前景。

那么超级电容器的制备及性能分析又有哪些关键技术呢？一、超级电容器的制备超级电容器的制备过程主要有电化学、化学浸渍、蒸发凝固法等几种方法。

其中，最常见的是电化学法，其制备流程如下：1.基板准备：先准备好钨、锰等金属基板，然后在其表面沉积一层镍或钴等导电金属；2.涂层制备：将氧化钴或其他金属氧化物颗粒分散在溶液中，再经过处理用来稳定溶液；3.涂层电极：将稳定后的涂层涂在基板上，并且通过电沉积等方法使镍或钴等金属氧化物与金属基板粘结定位；4.电沉积：使用外加电压，通过离子导电性使金属氧化物在电极中沉积，即形成一些微小颗粒，从而形成电极。

二、超级电容器的性能分析超级电容器作为电力储存新方向，在未来有着广阔的应用前景。

但是，它的性能分析是制备之后必须要面对的难题。

1.容量超级电容器的容量一般通过电容测量仪来测定，其容量大小同时与电极的表面积、层数、电解液浓度等因素有关。

制备超级电容器时，可通过增加电极面积、增加电解液浓度等方式来提高容量。

2.电压超级电容器电压为制约其应用所面临的主要问题之一。

电压则可以通过高效电解液来解决，在提高电压的同时，也需要注意电解液的安全性。

3.充电速度超级电容器的充电速度是特别重要的，充电速度的快慢会直接影响其应用领域。

测量电容器的充电速度，可以通过计算充电电流与电容器容量的比例来判断。

总之，对于制备超级电容器过程中的一些关键技术，以及在实际应用中遇到的性能问题进行分析和解决，都需要进行综合考量和研究。

通过这些工作，我们能够更好地探究超级电容器的应用前景，推动其向着更广泛的领域拓展。

超级电容器材料

超级电容器材料超级电容器是一种能够储存和释放大量电能的电子元件，它具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等特点，因此在电力系统、汽车、电子设备等领域有着广泛的应用前景。

而超级电容器的性能取决于其材料的特性，因此研究和开发高性能的超级电容器材料是当前的重要课题之一。

目前，常用的超级电容器材料主要包括活性碳、氧化物、聚合物和碳纳米管等。

活性碳是一种常见的电极材料，具有高比表面积和良好的电导率，能够提供较大的电容量。

氧化物材料如二氧化锰、氧化铁等具有较高的比电容和较好的循环寿命，适合用于超级电容器的正极材料。

聚合物材料具有较高的柔韧性和可塑性，能够制备成薄膜状电极，适合用于柔性超级电容器的制备。

而碳纳米管具有优异的导电性和机械性能，能够制备成复合材料，提高超级电容器的性能。

除了上述常见的超级电容器材料外，近年来也涌现出一些新型材料，如金属有机骨架材料（MOF）、二维材料（如石墨烯）等，这些材料具有特殊的结构和性能，能够为超级电容器的发展带来新的机遇和挑战。

MOF具有高孔隙度和可调控的结构，能够提供更大的比表面积和更多的储能位，有望成为新型的电极材料。

石墨烯具有优异的导电性和机械性能，可以制备成高性能的电极材料，同时也可以作为超级电容器的导电添加剂，提高电极材料的导电性能。

在超级电容器材料的研究和开发过程中，需要考虑材料的制备工艺、结构设计、性能表征等方面的问题。

制备工艺的优化能够提高材料的成品率和性能稳定性，结构设计的合理性能够提高材料的储能效率和循环寿命，性能表征的准确性能够为材料的性能评价提供可靠的依据。

总的来说，超级电容器材料的研究和开发是一个综合性的课题，需要结合材料科学、化学工程、电子工程等多个学科的知识和技术。

随着新材料的涌现和制备工艺的进步，相信超级电容器在能源存储、汽车动力、可穿戴设备等领域的应用将会更加广泛和深入。

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超级电容器电极材料制备及表征研究
随着科技的不断发展和人们的不断追求，电能的储存和使用成为现代社会热门
话题之一。

而超级电容器作为电能储存和释放的新兴技术，具有容量大、充电速度快、使用寿命长等特点，受到了广泛关注。

超级电容器由电极材料、电解液和隔膜三部分组成，因此电极材料的性能直接决定了超级电容器的性能。

目前，超级电容器电极材料主要分为活性炭、金属氧化物、碳纳米管等几种类型。

而在这几种电极材料中，金属氧化物由于其电极化学性能的优良以及成本的相对低廉，已经得到广泛应用。

因此，对于金属氧化物电极材料的制备及表征研究也成为了近年来研究的重点。

下面就从材料的制备及表征两个方面进行阐述。

一、金属氧化物电极材料的制备
1. 溶胶-凝胶法
溶胶凝胶法是一种物理化学方法，它通过将金属盐或氢氧化物降解到单原子或
多原子离子（或结客体），然后在水相或有机相中沉淀或者在凝胶中后进行干燥、焙烧等过程制备，最终得到金属氧化物电极材料。

由于此方法具有制备工艺简单、温度容易控制、得到的产物相对稳定等优点，
因此在金属氧化物电极材料的制备中应用广泛。

2. 水热法
水热法是一种利用水热条件下物质的溶解度变化和水热反应实现合成的方法。

该方法与溶胶凝胶法相比具有加工难度低、反应周期短、制备成本低等优点，因此也成为了金属氧化物电极材料制备的有效方法。

3. 气相沉积法
气相沉积法（CVD）是一种在高温中将气体分解为元素或化合物，并在固体表面上生成非晶态（或结晶态）材料的化学气相沉积方法。

该方法制备的电极材料分散性好、晶体结构紧密、表面活性大，因此也具有广泛应用前景。

二、金属氧化物电极材料的表征
在金属氧化物电极材料的制备过程中，对于材料的表征及分析也是无可避免的一个环节。

1. 结构表征
结构表征主要包括电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等方法。

其中，电子显微镜结合X射线衍射可以更为准确地确定材料的晶体结构、晶粒大小以及表面形貌等信息。

2. 电化学表征
电化学表征主要包括循环伏安法、交流阻抗法和恒电位充放电等方法。

其中，循环伏安法可以确定材料的氧化还原活性、电容量和电化学稳定性等参数信息，而交流阻抗法可以进一步确定材料的电导率和阻抗。

3. 物理表征
物理表征主要包括热重分析和比表面积测量等方法。

其中，热重分析可以确定材料的热稳定性和重量损失情况等信息，而比表面积测量可以进一步确定材料的比表面积和孔隙度等参数信息。

结论
超级电容器电极材料的制备及表征研究是目前超级电容器技术发展中至关重要的一个环节。

因此，需要借助现有的分析技术和材料制备方法，不断推进该领域的研究和发展。

同时，也需要注重多学科组合和综合应用，不断探索出更有效、稳定
的金属氧化物电极材料，提高超级电容器的性能和可靠性，以满足人们对电能储存和使用不断增长的需求。