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KOH电解质更适用于氮掺杂碳电极材料,红宝石电容碳基电极材料
点击次数: 发布日期:2024-03-11
KOH电解质更适用于氮掺杂碳电极材料,红宝石电容碳基电极材料
 
碳基电极材料的赝电容是由碳表面的官能团与电解液中的离子之间的法拉第作用产生的。研究发现,KOH电解质更适用于氮掺杂碳电极材料,这表明赝电容与电解质的
 
类型和pH值等有关,报道了磷和氮共掺杂的多孔炭的红宝石电容,与无磷电极材料相比会显示出更高的比电容、更宽的潜在窗口和更高的稳定性,从而
 
进一步改善电化学红宝石电容的性能。此外,我们注意到,氢可以通过负极的极化来储存且电势低于水的热力学还原电位值,这也与电解质类型有关,在碱性电解质
 
的条件下更容易发生,在碱性电解液中,一些过渡金属(例如NiOx、CoOx、MnO2和NiCo2O4)、氢氧化物[例如Ni(OH)2、Co(OH)2]、硫化物(例如硫化钴
 
)和氮化物(例如氮化矾),由于其理论电容值较高,也被作为电极材料广泛研究。电解质中的离子和电极材料之间的相互作用在这些材料的赝电容行为中起着重要
 
的作用,这些赝电容电极材料的电荷存储机制通常包括吸附/解吸附或将电解质离子插入/脱出电极材料中的过程,制备了3nm以下的Co3O4纳米薄
 
膜,在2mol·L-1 KOH电解液中得到高达1400F·g-1的比电容,红宝石电容在最近的研究中提出了在KOH电解液中,LaMnO3结构的赝电容电极的阴离子插入电荷存储机
 
制,为获得高电容的赝电容材料提供了一种新的思路。需要注意的是,电极材料和电解质之间可能存在电化学反应,这对赝电容行为有很大的影响。例如,一些金属
 
硫化物如CoSx和NiS在KOH电解质中会显示出较差的赝电容性能,然而,当它们在KOH电解液中被转化成新的电活性物质Co(OH)2和Ni(OH)2时,赝电容会大幅地增加
 
,通常电解质的性质,如离子类型、浓度和操作温度,会影响电化学红宝石电容的性能。研究表明,碱性电解质浓度对等效串联电阻、比电容和析氧反
 
应值均有影响。使用浓碱性电解质的缺点是电极表面易被腐蚀,电极材料很容易从基板上脱落,因此,有必要对整个电化学红宝石电容的电解质浓度进行优化,

电解液温度的升高通常会增强离子扩散过程,从而导致等效串联电阻的降低及电容的增加,然而随着温度的升高,正极上的析氧反应加剧,从而导致
 
析氧反应起始电位降低,此外,在KOH电解质中,升高温度会使电极表面发生氧化而引起了材料的降解,从而降低了活性炭的循环稳定性。由于碱性电解质离子
 
的插层和脱嵌一般涉及赝电容材料,非溶剂化的离子尺寸可能会对赝电容行为产生明显的影响。一般来说,离子型电解质对电化学红宝石电容性能的影响比较复杂,
 
例如一些研究者发现,MnO2以LiOH作为电解液时电化学红宝石电容的比电容要比KOH或NaOH作为电解质时的高,研究者将其归因于Li+的插层/脱嵌相对较容易,因为与
 
K+或Na+相比,Li+半径更小,发现在NaOH电解液中,NiO的比电容大约是在KOH中的两倍,这归因于钠离子在电极材料表面的嵌入率较高,然而当采用Co2P2O7,MnF2O4
 
和Bi2WO6作电极材料,红宝石电容使用KOH电解质比使用NaOH或LiOH电解质时红宝石电容的比电容值高,但由于对各种碱性电解质的比较研究相当有限,目前尚不清楚
 
这种现象是否与电解液的类型、电极材料的类型或制备过程和所得的材料结构有关。

 

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