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Supercapacitor:
ScienceandTechnology
oPolyanilinenanofiberswithahighspecificsurfaceareaandanimprovedporestructureforsupercapacitors
超级电容器用优化孔结构的高比表面积聚苯胺纳米纤维
摘要:
通过氯仿处理聚苯胺纳米纤维制得孔结构优化的高比表面积聚苯胺纳米线纤维(HSSA-PANI),并研究了其结构、形态以及孔结构。
HSSA-PANI的比表面积和孔体积分布为817.3 m2 g−1和0.6 cm3 g−1,而未处理的聚苯胺纳米纤维仅分别为33.6 m2 g−1和0.2 cm3 g−1。
作为电极材料,大的比表面积和孔体积能提供高的电活性区域,加速离子扩散和缓和活性材料的电化学降解。
和未处理聚苯胺相比,HSSA-PANI的电化学优势明显。
当电流密度从5A g−1增加到30A g−1时,未处理聚苯胺的容量仅保持29%,而HSSA-PANI的容量保持率高达90%。
在30A g−1的大电流密度下,HSSA-PANI的比容量仍高达278.3 F g−1,未处理聚苯胺仅为86.7 F g−1。
在5A g−1的电流密度下循环200圈后,HSSA-PANI容量保留53.1%,未处理聚苯胺仅保持28.1%。
oHigh-ratesupercapacitorutilizinghydrousrutheniumdioxidenanotubes
利用含水二氧化钌纳米棒为电极的高倍率超级电容器
摘要:
直接在钛基底上900C低温条件下,利用模板法首次成功合成了纵横交错的三维含水二氧化钌纳米棒。
碱式碳酸钴纳米线阵列作为模板,并在形成管状结构形成过程中完全溶解。
这种合成方法比其他物理/化学法更为经济、巧妙。
所制得的材料拥有合适的结晶度、含水量和独特的结构,使其具有优异的电子、离子传输性能。
当超级电容器用无粘结剂电极时,它展示了十分优异的高倍率性能。
在32 A g−1的高电流密度下,其比容量高达745 F g−1,为2A g−1(840 F g−1)电流密度下比容量的88.7%。
oHeterogeneousNiCo2O4@polypyrrolecore/sheathnanowirearraysonNifoamforhighperformancesupercapacitors
超级电容器用镍网支撑的多相异构钴酸镍@聚吡咯核壳纳米线阵列
摘要:
在镍网上直接生长多相异构的钴酸镍@聚吡咯核壳纳米线阵列包括三个步骤:
钴酸镍纳米线的水热合成和煅烧以及随后聚吡咯的原位氧化聚合。
当将这种无粘结剂无导电剂的材料作为超电容电极材料在6M氢氧化钾溶液中测试时,其在 5 mA cm−2的电流密度下展示出了 3.49 F cm−2的高面积比容量,相当于纯钴酸镍(2.30F cm−2)的1.5倍。
更为重要的是当经历5000个循环后其面积比容量仍有3.31F cm−2(保持率94.8%)。
另外,当电流密度增大到50 mA cm−2时,这种制得的电极其面积比容量仍高达2.79F cm−2,展现了优异的倍率性能。
这些显著的电化学性能主要归因于独特的多相异构核壳纳米线阵列结构。
Applicationofbiomass-derivedflexiblecarbonclothcoatedwithMnO2 nanosheetsinsupercapacitors
包覆二氧化锰纳米片的生物质衍生柔性碳布在超级电容器上的应用
摘要:
廉价储能器件成功应用的关键在于开发以低成本材料、易放量为基础的制备方法。
本文中,利用自然亚麻纤维编织的廉价织物被选为柔性无粘结剂电极材料用于超级电容器。
虽然通过碳化亚麻纤维得到的碳纤维布的比容量仅有 0.78 F g−1,但是其展示了一个非常短的弛豫时间(39.1ms)和优良的稳定性(5 A g−1电流密度下经历104次循环后容量保持100%)。
为了延伸碳布在超级电容器领域的应用,通过碳和高锰酸钾的原位氧化还原反应,在碳纤维表面沉积了一层二氧化锰纳米片。
在2 A g−1电流密度下二氧化锰的比容量达到683.73 F g−1 ,且在300A g−1时仍保持在269.04 F g−1,表明了碳布/二氧化锰混合电极优异的倍率性能。
目前的研究表明来源于亚麻织物的碳布衍生物能为用于储能器件的无粘结剂电极材料的经济、大规模生产提供一个低沉本材料平台。
ElectrochemicallyconductivetreatmentofTiO2 nanotubearraysinAlCl3 aqueoussolutionforsupercapacitors
在三氯化铝溶液中电化学导电处理的二氧化钛纳米棒阵列用于超级电容器
摘要:
具有优良稳定性和大比表面积的高度有序二氧化钛阵列作为超级电容器材料具有很大优势。
改善二氧化钛的导电性是制作高性能超级电容器的重中之重。
本文中,我们开发了一种新锐的方法来改善二氧化钛材料的性能,涉及在三氯化铝溶液中利用电化学阴极极化处理制备铝掺杂二氧化钛纳米棒阵列。
制备的铝掺杂二氧化钛纳米棒阵列因有效的改善了电子导电性(从10 kΩ到20 Ω),所以表现出了优异的电化学性能。
进一步分析表明这种高导电性的产生原因是由于Al3+掺杂进二氧化钛晶格,而不是H+。
二氧化锰/铝掺杂二氧化钛复合材料经循环伏安法测试,其比容量达到 544 F g−1。
且根据样品的能量比较图显示,其拥有高的功率密度和较小的能量密度衰减。
这一结果表明二氧化锰/铝掺杂二氧化钛纳米棒阵列作为高性能超级电容器的电极材料具有重大发展前景。
Two-dimensionaltitaniumcarbideelectrodewithlargemassloadingforsupercapacitor
用于超级电容器的大负载量二维碳化钛电极
摘要:
通过剥离Ti3AlC2 合成层状的Ti3C2,并将其作为工作电极根据不同负载量(1.8-7.6mg)进行评估。
通过循环伏安法、恒电流充放电和阻抗测试研究了负载量对Ti3C2电极电化学性能的影响。
当Ti3C2含量从1.8增加到7.6mg/cm2时,经循环伏安法在2 mV/s 扫速下测试,其比容量先从 117F/g降低到78 F/g,随后稳定在76F/g;面积比容量则从 211mF/cm2增大到579 mF/cm2。
而且,无论是低负载量电极(1.8mg)还是高负载量电极(7.6mg)都展示了优良的循环稳定性,经10000个循环后比容量分别保持97%和98%。
这些结果表明高负载量电极维持高比容量和优良循环稳定性是由于Ti3C2优异的电子导电性和层状结果。
LithiumBatteries:
ScienceandTechnology
FacilesynthesisofmesoporousV2O5 nanosheetswithsuperiorratecapabilityandexcellentcyclingstabilityforlithiumionbatteries
用于锂离子电池的具有优异倍率性能和循环稳定性的介孔五氧化二钒纳米片的巧妙合成
摘要:
采用简单的水热法和随后的瞬时加热、煅烧制备介孔五氧化二钒纳米片这一简易巧妙的合成方法被开发出来。
这种五氧化二钒纳米片在各种电流密度下皆展现了超稳定的容量保持性,同时也展示了优异的倍率性能,在 6000 mA g−1 电流密度下循环1000圈后可逆容量仍有118 mA h g−1。
优异的性能独特的介孔纳米片结构和在五氧化二钒中出现的四贾钒离子与氧空位,实际有效的改善了电子、离子运输和缓解了在循环过程中内部机械压力诱发的体积膨胀。
这些结果表明了介孔五氧化二钒纳米片在高功率、长寿命电池应用中的重大潜力。
此外,简易普通的合成方法适用于制备各种具有氧缺陷的独特介孔纳米结构电极材料用于电化学电池和超级电容器。
Electrochemicalperformanceof0.5Li2MnO3-0.5Li(Mn0.375Ni0.375Co0.25)O2 compositecathodein pyrrolidinium-basedionicliquidelectrolytes
0.5Li2MnO3-0.5Li(Mn0.375Ni0.375Co0.25)O2 复合正极在吡咯烷基离子液体电解液中的电化学性能
摘要:
通过一种自蔓延燃烧法合成锂二次电池用高能量0.5Li2MnO3-0.5Li(Mn0.375Ni0.375Co0.25)O2 复合正极。
在25和500C 条件下,在富含L+的N-butyl-N-methylpyrrolidiniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide(BMP–TFSI)和N-propyl-N-methylpyrrolidiniumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide(PMP–TFSI)离子液体电解液中测试复合材料的充放电性能。
离子液体电解液具有高的分解温度(~4000C),非常适合高安全性应用。
相比于 Li+/BMP–TFSI离子液体电解液, Li+/PMP–TFSI离子液体电解液展现了高的离子导电性和低的粘度。
因此,复合正极在Li+/PMP–TFSI离子液体电解液中展现了出众的电化学性能。
随着电池温度从25增大道500C ,所有离子液体电池的最大容量和倍率容量。
在500C时,Li+/PMP–TFSI电池在10 mA g−1和100 mA g−1电流密度下其比容量分别为304 mAh g−1和223 mAh g−1。
这些电池的容量都优于用同样材料与传统有机电解液组装而成的电池容量。
在高温条件下,复合正极在离子液体电解液中的循环性都明显高于在传统有机电解液中。
L-Cysteine-assistedhydrothermalsynthesisofnickeldisulfide/graphenecompositewithenhancedelectrochemicalperformanceforreversiblelithiumstorage
L-半胱氨酸辅助水热合成用于提高锂电池电化学性能的二硫化镍/石墨烯复合材料
摘要:
通过在氧化石墨烯中二硫化镍与L-半胱氨酸的水热反应制备了二硫化镍/石墨烯复合材料。
L-半胱氨酸既作为形成二硫化镍的硫源,也是还原氧化石墨烯的还原剂。
还原氧化石墨烯可以作为二硫化镍颗粒生长的平台并抑制二硫化镍在水热过程中团聚。
特征结果表明球状的二硫化镍颗粒具有很小的尺寸,并在还原石墨烯片表明良好分散。
电化学测试表明二硫化镍/石墨烯复合材料在100 mA g−1电流密度下提供了1200 mAh g−1 的高可逆容量,并在1000 mA g−1电流密度下展现了740 mAh g−1 的高倍率性能。
此外,在500 mA g−1电流密度下循环1000圈后,二硫化镍/石墨烯仍维持810 mAh g−1 的可逆容量,显示了其良好的循环稳定性。
HighpowerTiO2andhighcapacitySn-dopedTiO2 nanomaterialanodesforlithium-ionbatteries
锂离子电池用高功率二氧化钛和高容量锡掺杂二氧化钛纳米材料负极
摘要:
用连续的热液流合成反应器合成了一系列的纯相锐钛矿二氧化钛和锡掺杂的二氧化钛颗粒(Ti1-xSnxO2 ,x = 0,0.06,0.11和0.15) 。
在3-1V和3-0.05V(vsLi/Li+)两种不同的电压区间下对其进行充放循环测试。
在窄电压区间时,未掺杂的二氧化钛纳米颗粒展示出优于锡掺杂二氧化钛晶体的电化学性能,而在宽电压区间时,锡掺杂样品表现均好于未掺杂二氧化钛。
Ti0.85Sn0.15O2样品在100 mA g−1 和1500 mA g−1电流密度下其比容量分别为350 mAhg−1 和192.3 mAhg−1。
且其在382 mA g−1的高电流密度下循环500圈后,比容量仍保持240 mAhg−1。
这些纳米材料的性能是显著的,尤其是将它们加工成电极时,直接通过热液流合成器后烘干即可,不需要任何的后期热处理,更不需要任何的表面导电包覆。
SynthesisofmultimodalporousZnCo2O4 anditselectrochemicalpropertiesasananodematerialforlithiumionbatteries
用于锂电池负极的多通道多孔钴酸锌的合成及电化学性能研究
摘要:
本文中,通过PVP辅助溶剂热自组装过程合成了由纳米片组成的花状多通道多孔钴酸锌纳米微球,并用XRD、SEM、TEM和XPS研究了其结构特征,提出了一种可能的两步自组装形成机制。
这种钴酸锌微球被用作负极材料来组装锂电池,根据对锂电池的评估结果证明多孔微观结构为高容量、长循环稳定性等优异的电化学性能提供了保证。
结果显示,在0.1C和0.2C(100和200 mA g−1)的电流密度下循环100圈后,可逆容量分别为 940和919 mAh g−1 。
同时,当电流密度增大到1C时循环1000圈后,其放电容量仍高达856 mAh g−1 。
ElectrochemicalstudyofSi/Ccompositeswithparticulateandfibrousmorphologyasnegativeelectrodesforlithium-ionbatteries
锂离子电池负极用颗粒状和纤维状硅/碳复合材料电化学研究
摘要:
在含有硅纳米颗粒、助表面活性剂的甲醛和间二甲苯溶液中,用氢氧化钠催化聚合制备了颗粒状和纤维状两种形态的硅-碳复合材料,并将其作为负极在锂电池中测试。
当复合材料中,硅的含量为33%、50%和66%时,其比容量分别为 1000、1500和2000mAhg−1。
高硅含量导致高的初始比容量,但会在循环中快速衰减。
而低硅含量的复合材料则展现了非常稳定的比容量。
通过显微镜检查、电化学阻抗分析研究了优化成分的电化学行为差异,并根据不同组分的形态进行了讨论。
FacilesynthesisandenhancedelectrochemicalperformancesofLi2TiO3-coatedlithium-richlayeredLi1.13Ni0.30Mn0.57O2cathodematerialsforlithium-ionbatteries
锂离子电池正极用Li2TiO3包覆富锂层状Li1.13Ni0.30Mn0.57O2的巧妙合成与电化学性能提高
摘要:
首次通过同步锂化成功合成了Li2TiO3包覆富锂层状Li1.13Ni0.30Mn0.57O2(0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2)化合物。
在这一方法中,首先用共沉淀法制备了Ni0.35Mn0.65C2O4·xH2O前驱,然后通过Ni0.35Mn0.65C2O4·xH2O和Ti(OC4H9)4的反应包覆TiO2,最后Ni0.35Mn0.65C2O4·yH2O@TiO2被锂化形成Li2TiO3包覆富锂层状氧化物。
通过Li2TiO3包覆后富锂层状正极的循环性和高倍率性都显著改善,同时,在循环过程中Li2TiO3包覆层也减小了电极极化和减缓了电压降。
在100 mA g−1电流密度下循环100圈后,3 mol%Li2TiO3包覆富锂层状正极材料的可逆容量从为包覆的78mAhg−1提高到105mAhg−1。
电化学性能的提高主要归因于正极与电解液接触界面的稳定、三维锂离子传输通道和Li2TiO3包覆后好的导电性。
同时也揭示了Li2TiO3包覆量对电化学性能较大的影响,有必要通过调控Li2TiO3包覆量来优化比容量、循环稳定性和倍率性能。
Asimpletechniqueformeasuringthefractureenergyoflithiatedthin-filmsiliconelectrodesatvariouslithiumconcentrations
一种简单的技术来测量锂化硅薄膜电极在各种锂盐溶度下的断裂能
摘要:
我们用抗弯试验根据锂盐溶度测试了锂化硅薄膜电极的断裂能。
首先,在铜基地上的硅薄膜被锂化到各种电荷状态;然后,通过扭曲基地到一个预定义的形状,产生一个随电极长度变化的曲率。
抗弯测试允许测定刚出现裂纹时的临界应变。
用基底曲率测试技术,我们还可以测量电极在电化学锂化过程中的弹性模数和压力。
通过这些测试,我们可以根据锂盐溶度,用在弹塑性衬底上的一个弹性膜断裂的有限元模拟来计算断裂能。
断裂能由无定形硅 Γ = 12.0 ± 3.0 Jm−2 、Li3.28SiΓ = 10.0 ± 3.6 Jm−2和中间相锂溶度在断裂能中很小的变化决定。
这些结果为实际设计避免断裂的高容量锂电池提供了指导方针,本文中介绍的实验技术也为脆弱薄膜断裂能的测试提供了一个方式。
Swellingandsofteningoflithium-ionbatteryseparatorsinelectrolytesolvents
锂离子电池隔膜在电解液中的溶胀软化
摘要:
非活性聚合物部件(如隔膜、粘结剂等)的机械稳定性对于锂离子电池的长期性能起到重要作用。
本文中,我们通过将聚丙烯电池隔膜浸入不同电解液中测量隔膜的厚度与弹性模数,来研究电解液对聚丙烯隔膜机械性能的影响。
我们发现有一些电解液,如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和乙酸乙酯的等明显导致隔膜软化。
然而,在其他一些电解液中,如碳酸丙烯酯和乙腈等,隔膜仍保持干燥时的机械性能。
我们认为这种机械性能的降低归因于聚合物溶胀,并根据Hildebrand溶解度和 Flory–Huggins相互作用参数解释了观察到的结果。
溶解度/相互作用参数分析提供了一个直接简易的方法以预测聚合物隔膜在电解液中的原位力学行为。
这里所讨论的关系可以用于筛选和确定机械性稳定的聚合物与电解液的组会以用于长寿命锂离子电池。
Depthprofilingthesolidelectrolyteinterphaseonlithiumtitanate(Li4Ti5O12)usingsynchrotron-basedphotoelectronspectroscopy
用同步加速器光电子能谱深度剖析钛酸锂的固体电解质界面
摘要:
钛酸锂负极的表面层存在与否是众多科技文献争论的一个焦点,本文中利用可调高表面敏感度的同步加速器光电子能谱获得了一个可信的界面深度剖析。
将以1MLiPF6溶于EC:
DEC溶液为电解液的Li||LTO电池在1.0–2.0 V和1.4–2.0 V电压窗口下分别进行循环。
精力5次和100次循环后对钛酸锂电极进行表征。
另外,通过改变最外层表面深度剖析的光子能分析了原始电极和电解液浸润电极。
表面层的主要组成是醚类、含P-O的化合物和氟化锂。
Novelconfigurationofpoly(vinylidenedifluoride)-basedgelpolymerelectrolyteforapplicationinlithium-ionbatteries
锂离子电池用新型聚偏氟乙烯基凝胶聚合物电解质
摘要:
本文提出了一种新型聚偏氟乙烯(PVdF)基凝胶聚合物电解质(GPE)用于锂离子电池。
GPE作为一个干燥、柔性薄膜在空气条件下准备,并在用传统液态有机电解液组装锂电池时直接凝胶制得。
由于存在避免结构坍塌的结晶EC溶剂基质,通过热重分析证实了最初提及的干胶过程保持了结构的完整。
因为避免了使用可控气氛,使得GPE很容易处理并适用于卷对卷式放量,也即避开了一般凝胶膜的特征。
SEM证实干燥膜的微米级聚合物网络再凝胶过程中作为了支撑基质。
EIS测试和恒电流测试表明锂电极/凝胶电解质的内界面具有良好的稳定性和较高的锂离子迁移数。
分别用LiFePO4和石墨作为对电极的凝胶电解质基半电池和石墨/LiFePO4全电池的循环测试都证实了本工作中开发的GPE适用于稳定、低成本和环境友好的储能系统。
Amultifunctionalbinderwithlithiumionconductivepolymerandpolysulfideabsorbentstoimprovecycleabilityoflithium–sulfurbatteries
改善锂硫电池循环稳定性的多功能粘结剂
摘要:
一种能同时作为阳离子导电聚合物和多硫化物吸附剂的多功能粘结剂被开发出来以提高锂硫电池循环性。
这种粘结剂由 Li+-Nafion、聚乙烯吡咯烷酮和纳米二氧化硅组成。
大孔碳 (MPC)被用于负载硫作为正极。
在脱嵌锂循环过程中,多功能粘结剂仅调节四硫化物在MPC孔道中的活动。
结果表明锂硫电池在放电容量和倍率循环性等方面的表现十分优异。
在电流密度为0.2C(0.335 A g−1 ofS)和5C(8.375 A g−1 ofS)时,硫锂化容量分别达到1373 mAh g−1和470 mAh g−1。
在1C的充放电倍率下经历300个循环后其倍率容量仍高达809 mAh g−1 ,展示出非常低的容量衰减速率,每圈仅衰减0.08%。
Three-dimensionalcarbonfoamsupportedtinoxidenanocrystalliteswithtunablesizerange:
Sulfonateanchoringsynthesisandhighratelithiumstorageproperties
三维泡沫碳支撑的可控尺寸二氧化锡纳米晶:
磺酸盐锚定合成和高倍率锂离子存储性能
摘要:
具有高倍率能力的自支撑电极的开发需要实现便捷的电解质渗透、电荷在电极-电解液界面快速转移和集流体与导线的紧密连接三个方面。
我们用硫化高内相乳液聚合物作为碳前驱体(polyHIPE),开发了泡沫碳封装二氧化锡纳米晶的自支撑复合材料,同时满足以上要求。
当不用粘结剂、碳添加剂和金属集流体直接作为电极进行评估时,最佳的复合材料能展示出高达8 A g−1的良好倍率性能和250次循环的优异稳定循环性。
这种循环性能归因于分级大孔/介孔泡沫碳和具有最佳尺寸二氧化锡纳米晶的协同耦合。
后期的特征研究表明氧化物微妙的尺寸变化对电化学性能有重大影响。
Constructionofspongyantimony-dopedtinoxide/graphenenanocompositesusingcommerciallyavailableproductsanditsexcellentelectrochemicalperformance
用商业化产品制备海绵状锑掺杂二氧化锡/石墨烯纳米复合材料及其电化学性能研究
摘要:
我们采用四乙基五胺(TEPA)水溶液再分散商业化锑掺杂二氧化锡(ATO)前驱,利用一步水热法成功制备了多孔ATO/氮掺杂石墨烯三维结构(记为ATO/NG/TEPA)。
结果表明TEPA在ATO/NG/TEPA结构中起到重要作用,它不仅作为分散剂再分散ATO前驱,而且作为链接器联接ATO和石墨烯片。
制备的ATO/NG/TEPA混合物作为锂离子电池负极展现了良好的锂存储能力和循环稳定性。
正是因为易再分散的商业
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