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合成方法对石墨烯相关材料储能容量的影响
摘要： 已研究了基于石墨烯材料的电化学性质及其与理化性质的关系。以石墨为原料，通过两种替代方法（即热还原和抗坏血酸多步还原）进行氧化后再还原。研究表明，材料的理化特性与合成方法直接相关，并极大影响材料的主要电容性能。观察发现，含氧官能团水平较低且结构更有序（即类似于石墨烯粉末）的材料是电化学应用的理想候选材料，因为这些材料具有更优的电容和比电容性能。
关键词： 石墨烯相关材料、表征、超级电容器、伏安法
更新于2025-09-23 00:52:51
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生长在泡沫镍上的P功能化及O缺陷TiOn/VOm纳米颗粒作为超级电容器电极：外延生长的异质结与可见光驱动的光响应
摘要： 通过一锅水热法及后续气相沉积/磷化工艺，在泡沫镍（NF）上生长了P-TiOn-VOm纳米线。研究发现P-TiOn-VOm/NF中存在低价态氧化钛与氧空位共存现象。其中(TiO1.25)3.07（记为TiOn）与VO（记为VOm）具有相似晶体结构与匹配晶面，其外延生长形成了形成能为-1.59 eV的TiOn/VOm异质结构。DFT计算与XPS光谱证实，P-TiOn-VOm/NF具有良好的电子导电性，电子可从Ti中心向V中心转移。因此在0~0.55 V（vs Hg/HgO）电位范围内，该材料在1 A g-1电流密度下比容量高达785 C g-1，显著优于VOm/NF、P-VOm/NF及P-TiO2-VOm/NF。此外，TiOn/VOm异质结构还有利于光生电子-空穴对的分离与转移，使P-TiOn-VOm/NF呈现可见光响应特性——光照下其比容量较暗态提升6.2%。构建的P-TiOn-VOm/NF//活性炭（AC）非对称超级电容器（ASC）在1 kW kg-1功率密度下能量密度达37.2 Wh kg-1，在5 A g?1电流密度下循环10000次后容量保持率93.6%，性能媲美甚至超越钛/钒氧化物基器件。本研究通过磷功能化与氧空位调控显著提升了P-TiOn-VOm的储能性能。
关键词： 磷功能化、氧空位、TiOn-VOm、超级电容器
更新于2025-09-19 17:13:59
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偶氮苯自组装电极材料表面两亲性对超级电容器性能的影响
摘要： 本研究中，新型偶氮苯自组装复合物（azo-Cn，n=8、12、16）被用作赝电容器的电极材料。制备的azo-Cn展现出良好的可逆氧化还原过程，在10 mV s?1扫描速率下比电容高达221.0 F g?1。但随着n值从8增至16，azo-Cn电极材料的比电容逐渐降低。为探究原因，本研究分析了偶氮苯自组装电极材料表面两亲性对超级电容器性能的影响，结果表明：通过改善表面亲水性可显著提升azo-Cn的电容特性，其中具有优良超级电容特性的azo-C8有望成为低成本高效电化学超级电容器的理想电极材料。
关键词： 超级电容器，偶氮苯，两亲性，自组装
更新于2025-09-19 17:13:59
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适用于直流微电网应用的光伏-风电混合储能集成多源变流器配置
摘要： 本文提出了一种适用于直流微电网的新型多源混合储能（HES）集成变换器拓扑结构。与大多数多输入变换器配置不同，该方案采用基于超级电容-电池的混合储能系统，能有效应对风电、光伏及负载突变引起的功率波动。通过引入超级电容响应高频波动，既延长了电池储能寿命，又减小了储能单元容量?？刂平峁股杓萍婀讼低彻β势胶庥牖」δ苁迪郑稍偕茉矗ü夥敕绲纾┳畲蠊β实阍诵?、以及基于可用功率的储能充放电管理。本方案主要优势在于：（1）开关器件数量少；（2）天然具备超级电容电压升压与调节功能，以及电池与超级电容间的功率自主分配能力；（3）控制结构简单且传感器数量精简。文中详细阐述了该拓扑结构与控制方案的建模分析、设计方法，并通过MATLAB仿真与实验验证其有效性。
关键词： 直流微电网、电池、超级电容器、光伏、风能、多端口变换器、混合储能系统（HES）
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光雕刻辅助制备用于片上储能的可折叠超级电容器
摘要： 平面超级电容器（SCs）被视为芯片电子器件的理想储能装置，由于可用面积极其有限，其性能评估需基于面性能指标。然而这类电容器通常因基板、集流体和密封材料的需求而不可避免地增大体积。本研究展示了一种独立式、可折叠的准固态超级电容器——通过将单个电容器单元沿厚度方向堆叠并共用电极来减少占用面积。该可折叠电容器可通过激光雕刻制成任意图案，其面性能随组装单元数量呈线性增长。五单元可折叠电容器在2.78 mW cm-2功率密度下实现177.9 μWh cm-2的能量密度，性能超越多数平面超级电容器。这项研究从器件设计角度为提升芯片级超级电容器的面性能提供了新思路。
关键词： 纳米复合材料、片上储能、可折叠设备、超级电容器、碳纳米管
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过超声辅助剪切剥离法简易大规模制备类石墨烯材料以提升柔性超级电容器应用性能
摘要： 在本研究中，我们开发了一种快速简便的类石墨烯材料制备方法。该方法通过超声辅助在水溶液中剪切商用石墨实现。结果表明，成功制备的类石墨烯材料不仅具有与石墨烯相似的片层结构，还表现出更优的导电性。作为柔性超级电容器的工作电极时，所制类石墨烯材料比商用石墨具有更高的比电容。此外，该柔性超级电容器器件的倍率性能达80%，经过10,000次循环后电容保持率达90%。所制类石墨烯材料的高柔性赋予全固态超级电容器优异的柔韧性，且比电容不受弯曲状态影响。该超级电容器进一步证明其可驱动电阻式压力传感器，在不同压力值下输出电压能稳定保持固定数值。
关键词： 类石墨烯结构，超声辅助剪切剥离，超级电容器/电阻式压力传感器混合器件，柔性超级电容器
更新于2025-09-19 17:13:59
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嵌入聚合物基体中的稳定耐用激光诱导石墨烯图案
摘要： 嵌入聚合物基底的激光诱导石墨烯（LIG）图案的稳定性和耐久性对其实际应用至关重要。然而目前大多数报道的LIG前驱体都面临结构可控性弱、耐酸碱性能差或加工性不佳的困境。本研究采用简易CO?激光器高效地将合成的聚(Ph-ddm)转化为LIG，旨在寻找一种在严苛条件下具有优异耐久性的潜在LIG前驱体。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)确认了所得LIG的石墨烯结构。结果表明，基于聚(Ph-ddm)的LIG表现出35 Ω/平方的低面电阻和883 m2/g的高比表面积。得益于聚(Ph-ddm)的优越特性，LIG图案展现出优异的强酸碱耐受性和基底高附着力，确保其在恶劣条件下的稳定应用。此外，制备的LIG在碱性介质中表现出色的超级电容器和析氢电极方面也显示出潜在应用价值?；诒狙芯拷峁?，聚苯并噁嗪有望成为制备稳定耐用LIG的前驱体。
关键词： 用于水分解的电极、激光诱导石墨烯、耐久性、超级电容器、聚苯并恶嗪
更新于2025-09-19 17:13:59
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光伏同步发电机（PVSG）：构网型光伏能源系统的架构与控制策略
摘要： 当光伏发电在能源结构中占据主导地位并取代传统同步发电机时，有必要将常规的电网跟随型光伏系统转变为电网形成型系统。电网形成型光伏系统能提供对电网稳定性至关重要的频率支撑功能。本文提出一种创新的交流耦合方案，可在无需改造光伏逆变器任何软硬件的前提下，将现有电网跟随型光伏系统转化为电网形成型系统。该方案通过基于交流耦合超级电容的储能系统（ESS）实现光伏同步发电机（PVSG），其新型控制策略部署于储能侧，包含快速与慢速瞬时功率控制：快速瞬时功率流控制通过直流母线电压控制与交流电压控制实现，级联电压源控制达成快速瞬时功率平衡；慢速瞬时功率控制则用于实现惯性与电网同步功能。PVSG系统实现了两大核心功能：一是基于df/dt功率控制的频率惯性，用于抑制电网频率波动；二是针对光伏间歇性功率的惯性抑制。研究团队采用搭载TMS320F28379D DSP控制器的480V PVSG原型机，通过实验验证了该方案的准确性与有效性。
关键词： 电流控制、功率控制、PVSG、虚拟同步发电机（VSG）、惯性、电压控制、构网型逆变器、超级电容器、储能系统、逆变器控制
更新于2025-09-16 10:30:52
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光伏发电系统中超级电容器的充电策略
摘要： 采用改进的超级电容器RC模型分析了不同充电方式下的超级电容器充电效率。提出了一种基于Boost级联Buck变换器(BOCBB)的超级电容器光伏充电系统：前级Boost变换器连接光伏发电系统，采用电导增量法跟踪光伏电池最大功率点；后级Buck变换器采用分段充电策略为超级电容器充电?；诟玫缏?，提出了一套完整的超级电容器充电系统控制方法。最后仿真分析了不同光照条件下光伏电池对超级电容器的充电效率。
关键词： 升压级联降压转换器、充电策略、电导增量法、超级电容器、光伏发电
更新于2025-09-16 10:30:52
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由结构工程化量子点构成的先进电极材料，用于高性能非对称微型超级电容器
摘要： 微超级电容器（MSCs）作为一类新型储能器件因其独特优势备受关注。然而其工作电压窄、频率响应慢及能量密度较低等问题仍待突破。通过多维度创新设计提升其电化学性能仍是重大挑战。本研究采用表面与结构工程策略：将二维材料尺寸缩减至量子点尺度、掺杂杂原子、构建更多结构缺陷并引入丰富官能团以调控其理化性质。所得氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）与二硫化钼量子点（MoS2-QDs）分别作为负极和正极材料展现出优异电化学性能。重要的是，由此构建的N-GQDs//MoS2-QDs非对称微超级电容器器件具有高达1.5 V的工作电压（远超多数已报道MSCs）、超快频率响应（时间常数仅0.087 ms）、高能量密度0.55 mWh cm?3及优异循环稳定性。该工作不仅为高性能MSCs设计提供了新思路，对基于量子点材料的其他储能转换器件也具有重要应用价值。
关键词： 超级电容器、电极材料、工程学、二硫化钼量子点、氮掺杂石墨烯量子点
更新于2025-09-16 10:30:52