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北化楊儒、王峰教授團隊在基於多孔炭超級電容器研究取得重要進展
具有可觀的功率密度和超長的循環壽命的超級電容器(SCs但是,SCs遠低於二次電池的能量密度(往往低於< 5 Wh kg−1,比二次電池低一個數量級以上)嚴重限制了其進一步的大規模應用。依據儲能設備能量密度的評估準則,SCs的能量密度大致與設備電壓窗口的平方和比容量成正比(C=1/2CV2)。迄今見於報導的各種類型SCs中,基於多孔炭的SCs是研究最為廣泛的一類。
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北化《Small》:基於多孔炭的超級電容器的性能與多孔炭的孔結構...
得益於該多孔炭材料獨特的孔結構、優化的雜原子構型,以此組裝的SCs在KOH和EMIMBF4兩種截然不同的電解液體系中均以高工作電壓表現出優異的電化學性能。 其中,以KOH為電解液的SCs能以1.2V的工作電壓輸出18 Wh kg-1(11.1 Wh L-1)/20 kW kg-1(12.3 kW L-1)的最大能量/功率密度以及長達50000次的長循環性能(每100次循環僅有0.046%衰減);以離子液體EMIMBF4為電解液的SCs能以3.5V的超高工作電壓提供95 Wh kg-1(58.4 Wh L-1)/70
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提高超級電容器能量密度方面研究獲進展
,具有長壽命、高功率密度和快速充放電等特點;但是其能量密度較低,不能滿足未來智能電網、軌道交通和消費電子等諸多領域對高能量密度超級電容器的需求。如何提高能量密度是目前和未來超級電容器研究的重點之一。 在中國科學院百人計劃項目、中科院蘭州化學物理研究所「一三五」重點培育項目和國家自然科學基金青年基金等項目的資助下,蘭州化物所清潔能源化學與材料實驗室在提高超級電容器能量密度方面取得系列進展。
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大連理工基於新型雜原子多孔網絡材料構建高性能超級電容器獲進展
超級電容器與傳統電容器相比,具有更大的比電容、更高的能量密度等特點,而與充電離子電池相比,它又具有更高的功率密度、更長的使用壽命等突出的優勢,因此超級電容器在電化學儲能領域的應用前景巨大。特別是近期特斯拉透露其自主研發的新電池有可能是「無鈷電池」,即「乾電池技術+超級電容」組合,這迅速點燃了國內外儲能領域新一輪能源革命的熱情。
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北化:多孔炭性能與孔結構、電解液的分解電壓和電解質離子的聯繫
本文要點: 基於多孔炭的超級電容器的性能與多孔炭的孔結構、電解液的分解電壓和電解質離子尺寸的內在聯繫成果簡介 得益於該多孔炭材料獨特的孔結構、優化的雜原子構型,以此組裝的SCs在KOH和EMIMBF4兩種截然不同的電解液體系中均以高工作電壓表現出優異的電化學性能。
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用於長循環壽命的安全電池的陽極材料
研究人員可以改善電池的能量密度、功率密度、充電速率、安全性和循環壽命,而無需將顆粒尺寸從微尺度減小到納米級。中國長春卡爾斯魯厄理工學院(KIT)和吉林大學的研究人員研究了一種為未來高性能電池提供極強陽極材料——具有永久晶體結構(LLTO)的鋰烷鈦酸鹽。正如團隊在 自然傳播 LLTO 可提高電池的能量密度、功率密度、充電速率、安全性和循環壽命,而無需將顆粒尺寸從微尺度減小到納米級。
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二茂鐵離子液體電容器簡介
以二茂鐵(FC)離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMIM]BF4)為電解質,高比表面積多孔炭為電極材料的電容器的電化學行為。進行了循環伏安法和恆電流充放電測量。實驗結果表明,含二茂鐵離子液體在多孔炭中發生氧化還原反應,氧化還原反應是一個擴散控制、高度可逆的過程。
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清華大學:發現利於鉀離子電池大規模儲能的陰極材料
鉀離子電池技術成本低、性能好,但迄今為止,它的大規模儲能技術的發展十分有限,原因之一就是缺乏穩定的陰極材料。但作為一種比鋰更加便宜、更加豐富的材料,科學家們也熱衷於開發基於鉀的電池化學物質。清華大學和中科院的科學小組發現了一塊名為KFeC2O4F的磁阻材料,他們認為,這可能比過去使用的任何材料都更加穩定。
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含高度分散FeSe2納米粒子多孔碳納米纖維用作鈉和鉀離子電池陽極
:含高度分散FeSe2納米粒子的多孔碳納米纖維用作鈉和鉀離子電池陽極DOI:10.1016/j.jallcom.2020.155265鈉和鉀離子電池(SIBs和PIBs)由於鈉和鉀金屬的豐富性和低廉的價格而在大規模應用中受到了廣泛關注。但是,較大的Na+和K+會導致緩慢的動力學、較大的體積變化和不理想的循環性能。
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淺談超級電容器的原理、優點和應用領域
超級電容器,也稱電化學電容器,是介於傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置,其結構和電池的結構類似,主要包括雙電極、電解質、集流體和隔離物四個部分,具有功率密度高、循環壽命長、低溫性能好、安全、可靠和環境友好等優點。但由於電介質耐壓低,存在漏電流,儲存能量和保持時間受到限制。
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中德科學家聯合開發鋰電池陽極材料 構建長循環壽命安全電池
正如該團隊在《自然通訊》雜誌上報導的那樣,LLTO可以提高電池的能量密度,功率密度,充電速率,安全性和循環壽命,而無需將粒徑從微米級減小到納米級。 對電動汽車的需求正在增長,與此同時,對確保可持續能源供應的智能電網的需求也在不斷增長。這些以及其他移動和固定技術都需要合適的電池。
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【科普】高比能超級電容器:電極材料、電解質和能量密度限制原理
雙電層電容器(electrochemicaldouble layer capacitors, EDLCs)是最常見、也是應用最為廣泛的超級電容器,它通過電極/電解質界面上產生可逆電化學雙電層電容(非法拉第過程)進行儲能,其中電荷累積在電極活性物質表面上,帶相反電荷的離子排列在電解質側。這種能量存儲機制可以快速地存儲和釋放能量,即器件具有非常好的功率及壽命性能。
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Carbontech 2020 多孔碳材料論壇精彩呈現
在催化和吸附領域,提高多孔炭性能的關鍵是對其孔道與形貌的精確調控和功能高效集成。劉健研究員實驗室開發了納米多孔炭球的合成及功能化的新策略,可實現高分散,高品質具有不同顆粒尺寸,孔徑大小,孔排布及有序度,功能基團,石墨化程度的多孔炭球。並將其應用於CO2捕獲與轉化,多相催化,能源存儲與轉化方面。
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夏永姚綜述:超級電容器的機理、 材料、系統、表徵及應用
如何開發一個高能量密度,又同時保有高功率密度、長循環壽命特性的超級電容器是許多研究人員致力解決的問題。這篇文章回顧了超級電容器存儲機理、表徵手段、系統和相關材料的最新進展,最後,還討論了超電在實際應用中的相關前景和挑戰。
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《自然》子刊:新納米結構電池陽極問世電池能量密度和安全性大增
來自俄勒岡州立大學(OSU)工程學院、中佛羅裡達大學和休斯頓大學的研究人員開發了一種基於新型納米結構合金的電池陽極,這可能會徹底改變儲能設備的設計和製造方式。該研究結果已發表在《自然通訊》上。電池以化學能的形式儲存能量,並通過化學反應將其轉化為為車輛、手機、筆記本電腦和許多其他設備和機器所需的電能。一般來說,鋰電池的結構主要包括包括由不同材料製成的陽極和陰極,隔板和電解質。電解質是一種允許電荷流動的化學介質。在鋰離子電池中,電荷是通過鋰離子攜帶的,因為它們在放電過程中通過電解質從陽極移動到陰極,在充電過程中又返回。
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「十一五」國家科技支撐計劃「超級電容器電極用多孔炭材料製備...
2011年8月9日,科技部在北京組織召開了「十一五」國家科技支撐計劃「超級電容器電極用多孔炭材料製備技術及設備研發」重點項目驗收會。 項目由新疆生產建設兵團科技局負責組織實施,解決了高溫強鹼環境下活化反應釜的設計、製造及安全運行所設計的關鍵技術;研製成功了合成炭氣凝膠的耐高壓、耐氯離子、快開式反應釜;掌握了超級活性炭/炭氣凝膠複合電極材料的結構匹配規律;通過優化複合電極材料的製備工藝,成功研製出高性能複合電極材料,建立了電極材料的質量控制管理體系。
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石墨烯與MOF結合的新材料可製造出高效超級電容器
超級電容器與電池不同的是,它可以快速儲存大量能量,並以同樣快的速度將其釋放出來。比如說,如果火車進站時剎車,超級電容就會把能量儲存起來,當火車在啟動時需要大量能量的時候,超級電容就會非常迅速地再次提供能量。不過超級電容器的能量密度還不夠大,比如鋰蓄電池的能量密度為265千瓦時(KW/h),而超級電容器只能達到其十分之一。
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杭州電子科技大學:羅勒種子中合成多孔炭用於柔性超級電容器
本文要點:首次採用環保的自凝膠方法,從天然羅勒種子中製備出富含雜原子的多孔碳樣品成果簡介 採用簡單的凝膠化方法合成羅勒種子衍生的多雜原子摻雜多孔炭在相對較低的KOH負載和活化溫度下製備的BHPC-700具有較大的比表面積(1178.3m2 g-1)、良好的分層微/介觀孔隙率和豐富的自摻雜雜原子功能(氧、氮、磷和硫的13.08%)。