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通过SILAR法制备片状-棒状SrO薄膜用于超级电容器高效能量存储
Development of flake-rod like SrO thin films via SILAR method for efficient energy storage in supercapacitors
The SrO thin films electrode was successfully synthesized using the Successive Ionic Layer Adsorption · Reaction (SILAR) technique · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
采用连续离子层吸附与反应（SILAR）技术成功合成了SrO薄膜电极，XRD分析表明其具有明确的立方晶相结构，平均晶粒尺寸为18 nm。该薄膜呈现出片状-棒状的微观形貌，提供了较大的比表面积，并促进了离子的高效扩散，从而显著提升了其电化学性能。电化学测试结果显示，在扫描速率为5 mV/s时，其比电容（Cs (cv)）达到599.5 F/g，同时表现出优异的循环稳定性，在经历6000次循环后仍保持初始电容的83.4%。此外，Ragone图分析表明该材料在能量密度与功率密度之间实现了良好的平衡，凸显了...
解读: 该SrO薄膜超级电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其599.5 F/g比电容和83.4%循环稳定性(6000次)可为ST系列PCS的直流侧储能单元提供快速功率缓冲方案,特别适用于PowerTitan系统的调频调峰场景。SILAR制备工艺的低成本特性与公司储能产品降本路线契合,flake-...
用于高性能非对称超级电容器器件应用的ZrO2@MoO3负极材料
ZrO2@MoO3 anode for high performance asymmetric supercapacitor device application
Ashwani Maurya · Divya Singh · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
开发稳定、高效且低成本的储能器件需要高性能的负极材料。ZrO2是一种稳定的电极材料，但其电化学性能较差。因此，在本研究中，我们采用水热法合成了ZrO2@MoO3作为负极材料，并研究了其电化学行为。ZrO2@MoO3的比电容在3.3 A/g电流密度下达到916 F/g。该电极在经过2000次循环后仍能保持其初始比电容的90%。为了验证ZrO2@MoO3作为负极材料的实际应用潜力，我们以活性炭（AC）为正极构建了非对称器件（ZrO2@MoO3//AC）。该器件的能量密度和功率密度分别为15 Wh/k...
解读: 该ZrO2@MoO3复合阳极材料展现出916 F/g比电容和15 Wh/kg能量密度,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有参考价值。其90%循环稳定性(2000次)和快速充放电特性可启发电化学储能单元优化,特别是在削峰填谷和频率调节场景。该材料的低成本制备路径为大规模储能系统降...
一种简单、低成本且可扩展的SbSn@C复合材料合成方法用于稳定的钠离子电池
A simple, low-cost and scalable synthesis of SbSn@C composite for stable sodium-ion batteries
Hao Feng · Xiaohua Li · Ruijie Guo · Yuchen Wei · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
由于钠资源具有低氧化还原电位、储量丰富和成本低廉等优势，钠离子电池（SIBs）被认为是当前主流储能装置——锂离子电池的一种有前景的替代方案。然而，开发适用于实际应用的负极材料仍是钠离子电池面临的一大挑战。合金类负极材料虽然具有高比容量和低工作电压的优点，但其固有的体积膨胀问题会导致容量迅速衰减和循环稳定性差。针对这一问题，本文通过固相还原氯化物的方法成功合成了一种新型碳包覆合金复合材料（SbSn@C）。表面形貌分析表明，该SbSn@C复合材料具有多孔结构，并包裹有20–30 nm厚的碳层，能够有...
解读: 该SbSn@C复合材料钠离子电池负极技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其低成本、高循环稳定性(100次循环容量保持率90%)特性可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统,降低电池成本并提升系统经济性。碳包覆层缓解体积膨胀的策略为大规模储能电池设计提供参考,有助于优化ESS解决方案的...
新型可充电氯离子水系电池的构建
The construction of a new type of rechargeable Cl− aqueous ion battery
Mingyang Cao · Mingqiang Li · Ning Wang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
氯离子电池（CIBs）具有高的理论体积能量密度，并且利用丰富的含氯前驱体，使其成为下一代储能系统的有前途的候选者。然而，其实际应用受到电极材料循环稳定性差和结构退化的阻碍。本研究开发了一种复合正极材料，将普鲁士蓝类似物、二氧化锰（MnO2）和五氧化二钒（V2O5）相结合，并将其与碱性水系电解质配对，组装成CIB体系。优化后的电池实现了160 mAh/g的最大比容量，并表现出优异的循环稳定性，在经历初始活化过程后，经过1100次循环仍能保持130 mAh/g的比容量。通过对比电化学测试和材料表征进...
解读: 该氯离子电池技术展现的160 mAh/g比容量和1100次循环稳定性,为阳光电源储能系统提供新型电池技术路径参考。其三元过渡金属六氰合铁酸盐相的原位形成机制,可启发ST系列PCS和PowerTitan储能系统的电池管理策略优化。水系碱性电解质的安全特性与阳光电源ESS解决方案的安全设计理念高度契合,...
通过掺杂策略增强水热法制备的钡掺杂CoSnO3的电容特性
Enhancing the capacitive features of hydrothermally developed Ba-doped CoSnO3 through doping strategy
Not Applicable. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
污染和能源危机是当前面临的严重问题，迫切需要可持续且经济的储能技术。在本研究中，采用水热法合成了钡掺杂的钙钛矿型钴锡氧化物（CoSnO3），并将其用作超级电容器的电荷存储介质。通过Brunauer-Emmett-Teller（BET）分析、X射线衍射（XRD）技术、恒电流充放电（GCD）以及循环伏安法（CV）分别对样品的物理和电化学性能进行了研究。由钡掺杂CoSnO3构成的电极表现出明显的法拉第行为，在1 A/g的电流密度下实现了1006.21 F/g的比电容，而未掺杂的纯CoSnO3则仅表现出...
解读: 该钡掺杂钴锡氧化物超级电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究显示掺杂策略可将比电容从471.52 F/g提升至1006.21 F/g,充电转移电阻降至0.65Ω,这为ST系列PCS和PowerTitan储能系统的混合储能架构提供了新思路。超级电容器的高功率密度特性可与锂电池互补,优化储能...
用于超级电容器应用的RuO2/活性炭复合电极材料的电化学研究
Electrochemical studies of RuO2/activated carbon composite electrode materials for supercapacitor applications
Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps · institutional affiliations. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
近年来，由于现代社会能源需求不断增长，电化学储能已成为突出的研究重点。除了电池之外，超级电容器（SCs）正日益被视为具有前景的可再生且可持续的储能装置。超级电容器的电化学性能在很大程度上取决于电极材料的选择、电解质的性质以及分析过程中所采用的工作电位窗口。基于碳的电极材料具有可调的电导率、高比表面积和快速的电子转移动力学特性，但其较低的比电容限制了其商业化进程。二氧化钌（RuO2）材料因其高的比电容值而被广泛认为是适用于超级电容器的理想材料，但其高昂的制备成本及团聚效应限制了其市场应用。因此，基...
解读: 该RuO2/活性炭复合电极材料研究对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其502 F/g比电容和98%循环稳定性可启发ST系列PCS的超级电容模块优化,用于功率缓冲和频繁充放电场景。复合材料降本思路契合PowerTitan储能系统的成本控制需求。绿色合成工艺与快速充放电特性可应用于充电站的峰值功率支撑...
植物介导的氧化锌纳米颗粒绿色合成及其作为高比电容超级电容器电极的应用
Plant mediated-green synthesis of ZnO nanoparticles as a high capacitance electrode for supercapacitor applications
No Funding was received for this work. · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
由于其成本低廉且环境友好，通过绿色方法合成的超级电容器电极在能量存储应用中受到广泛关注。由于具备多种优异的物理化学特性，氧化锌（ZnO）已成为超级电容器领域中的特种功能材料。本研究采用共沉淀法结合热退火工艺，成功制备了纯ZnO纳米颗粒（ZnO NPs）以及添加香橼（Citron, CT）果皮提取液的ZnO纳米颗粒（ZnO–CT NPs）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱分析（EDAX）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及紫外-可见漫...
解读: 该植物介导绿色合成ZnO纳米材料超级电容器技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统具有重要参考价值。ZnO-CT电极实现2032 F/g比电容和90%循环稳定性,为储能系统功率型应用提供新思路。其绿色制备工艺与快速充放电特性可启发混合储能方案优化,特别适用于充电站削峰填谷和电网...
氮硫共掺杂石墨烯电极用于集成电化学传感与能量存储
Nitrogen and sulfur Co-doped graphene electrodes for integrated electrochemical sensing and energy storage
Maziyar Sabet · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
开发具有电化学传感与能量存储双重功能的电极材料，对推动可穿戴和便携式电子设备的发展至关重要。本研究采用氮和硫共掺杂策略调控石墨烯的理化性质，以实现其在多功能应用中的性能优化。共掺杂石墨烯具有236 m²/g的比表面积、高缺陷密度以及改善的电导率，有利于离子的有效传输和电荷存储。结构表征证实了两种掺杂元素成功引入碳晶格，并导致晶格内部产生无序结构。电化学测试结果表明该材料兼具传感和电容行为。在传感应用方面，该材料对对苯二酚的检测表现出1–150 µM的线性范围，检测限低至0.28 µM。这些优异性...
解读: 该氮硫共掺杂石墨烯技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其280 F/g比电容、42 Wh/kg能量密度及95%循环稳定性,可启发ST系列PCS的辅助储能单元优化。集成传感功能可应用于PowerTitan电池管理系统,实现电解液状态实时监测。水热合成工艺的可规模化特性契合储能产品制造需求。该材料的...
储能用多层陶瓷电容器的研究进展：综述
Research progress on multilayer ceramic capacitors for energy storage: review
Shiqi Chen · Yiwen Ding · Haowen Mu · Wukui Tian 等7人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
作为电子器件中的关键元件，多层陶瓷电容器（MLCC）因其独特的结构可在有限体积内实现高电容值。同时，由于其优异的电学特性，在能量存储领域也发挥着重要作用。此外，MLCC的卓越性能支持了高性能、高度集成电子器件的发展，并在能量存储与转换领域展现出巨大潜力。针对提高能量密度和功率密度的需求，MLCC的设计与创新已成为研究热点。通过优化材料配方以及改进电极结构设计，可显著提升其能量密度。同时，由于具有低等效串联电阻（ESR）和低等效串联电感（ESL），MLCC表现出优异的功率密度特性，成为高频电路和脉...
解读: 该MLCC储能技术对阳光电源ST系列PCS和PowerTitan储能系统具有重要应用价值。MLCC的低ESR/ESL特性可优化直流母线滤波设计,提升功率密度和动态响应速度,特别适用于SiC/GaN功率器件的高频开关应用。其高能量密度特性可减小储能变流器体积,支持模块化集成。在充电桩产品中,MLCC可...
超级电容器研究中的能量存储：从分子模拟到机器学习的跨学科应用
Energy storage in supercapacitor researches: Interdisciplinary applications from molecular simulations to machine learning
Yawen Dong1 · Yutong Liu1 · Feifei Mao · Hua Wu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393
摘要 科学界持续关注超级电容器（SCs），因其在环境保护和能量存储方面具有重要意义。超级电容器的性能取决于比容量、循环稳定性、功率密度和能量密度等关键特性，其中电极材料的性能、电极与电解质之间的相互作用以及电极表面或层间的电荷转移过程，对超级电容器整体性能具有显著影响。在超级电容器的研究领域中，计算模拟的应用至关重要，因其具备强大的模拟计算与预测能力。本文综述了近年来利用密度泛函理论（DFT）和机器学习（ML）技术设计与优化超级电容器的最新进展。我们总结了DFT在理解电极材料的电子结构、电荷存储...
解读: 该超级电容器研究整合DFT、分子动力学与机器学习的方法论,对阳光电源储能系统具有重要价值。在ST系列PCS和PowerTitan产品中,可借鉴ML技术优化电极材料设计,提升功率密度和循环寿命;将SOH预测算法应用于iSolarCloud平台,实现储能设备健康状态智能监测;结合SiC器件特性,通过计算...
基于菖蒲制备未掺杂及杂原子掺杂活性炭用于超级电容器应用
Preparation of undoped and heteroatom-doped activated carbon derived from _Acorus Calamus_ for supercapacitor applications
Lakshman Neelakantan · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
一类称为“活性炭”（AC）的碳材料由于在超级电容器（SC）等可再生能源存储技术领域表现出优于其他商用碳材料的性能，因而受到广泛关注。特别是来源于生物质的活性炭，因其可调控的物理化学性质、低成本的原材料以及广泛的自然资源而展现出巨大潜力。本文通过简单的水热法制备了由菖蒲（Sweet flag, Acorus Calamus）衍生的 hierarchical 多孔碳材料，并采用不同质量分数（30%、40%和50%）的活化剂（氢氧化钾—KOH）及杂原子源（硫脲）进行处理。本研究还旨在探讨未掺杂与氮/硫...
解读: 该生物质活性炭超级电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究中420 F/g比电容和94%循环稳定性(5000次)的表现,可为ST系列PCS的直流侧超级电容模块提供低成本材料方案,特别适用于PowerTitan储能系统的功率缓冲单元。生物质基活性炭的可调孔结构与氮硫掺杂协同效应,可优化储能系...
一步水热法合成带状堆叠g-C3N4纳米片用于高效超级电容器储能
One-pot hydrothermal synthesis of ribbon-stacked g-C3N4 nanosheets for high-efficiency supercapacitive energy storage
Author SG acknowledges the Savitri Bai Jyoti Rao Phule Fellowship for Single Girl Child (SJSGC) by the University Grants Commission (UGC). · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种富氮、热稳定性好且成本低廉的材料，具有优于传统碳基材料（如石墨烯）的优异电化学性能。其高氮含量和层状结构使其成为先进超级电容器电极材料的有力候选者。本研究采用热缩聚法和水热法合成了块体g-C3N4（BGCN）和片状g-C3N4（SGCN）。通过X射线衍射分析确认了BGCN与SGCN的结构有序性；傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱鉴定了关键官能团及振动模式；X射线光电子能谱提供了详细的元素组成和化学键合信息；扫描电子显微镜揭示了BGCN的块状特征以及SGCN独特的带状堆...
解读: 该石墨相氮化碳超级电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。SGCN材料展现的328 F/g比电容、96%循环稳定性(3000次)及低电荷转移电阻(12.97Ω),可为PowerTitan储能系统和ST系列PCS的功率缓冲单元提供高功率密度解决方案。其快速充放电特性适用于电网调频和削峰填谷场景,...
基于氧化还原活性NiO和ZnO掺杂的二元PPy/PANI聚合物基体超级电容器的电化学研究
Electrochemical investigations on redox-active NiO and ZnO incorporated binary PPy/PANI polymer matrices for supercapacitors
Priyanka Elumalai · Julie Charles · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
高效储能器件日益增长的需求持续推动研究人员设计高性能超级电容器。在本研究工作中，我们报道了两种不同的聚吡咯/聚苯胺（PPy/PANI）基三元电极——NiO/PPy-PANI和ZnO/PPy-PANI之间全面的电化学对比。这些三元纳米复合材料通过一步化学氧化聚合法有效制备。采用XRD、FTIR、FESEM和XPS分析手段验证了NiO和ZnO成功嵌入PPy/PANI聚合物基体中。进一步地，将所制备的NiO/PPy-PANI和ZnO/PPy-PANI纳米材料作为电极，在1 M KOH电解液中使用三电极...
解读: 该NiO/PPy-PANI三元纳米复合材料超级电容器技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其430 F/g比电容、15 Wh/kg能量密度及2500次循环后72%容量保持率,可为ST系列PCS的直流侧储能优化提供混合储能方案思路。低ESR值(2.12 Ω)特性适合PowerTitan系统的功率型应...