超級電容器用二氧化錳的制備及摻雜研究.pdf

1、本文用化學(xué)液相法、高溫分解法和低溫固相法制備了超級電容器用二氧化錳材料。用液相共沉積法制備了摻雜Sn、Cr、Bi等元素的MnO2材料。采用XRD、SEM及EDX對物相和形貌進行表征,結(jié)合循環(huán)伏安、交流阻抗和恒流充放電技術(shù)研究了摻雜二氧化錳電極材料和摻Sn MnO2/C非對稱超級電容器的電化學(xué)性能。主要結(jié)論如下:
　　 (1)研究了涂敷法制備電極和制膜法制備電極對MnO2電極性能的影響,通過比較,發(fā)現(xiàn)涂敷法更有利于充分利用活性物質(zhì)

2、,涂敷法制備的電極性能優(yōu)于制膜法。測試了MnO2電極在Na2SO4、K2SO4、NaF、NaCl(濃度均為0.5mol/L)電解液中的電化學(xué)性能,其中在Na2SO4電解液中性能最佳；
　　 (2)研究了化學(xué)液相法、高溫分解法和低溫固相法制備二氧化錳材料,其中用化學(xué)液相法制備的MnO2具有最好的電化學(xué)性能,比電容達到151F·g-1；
　　 (3)制備的摻雜Sn、Cr、Bi的MnO2均為具有層狀結(jié)構(gòu)的δ-MnO2。摻雜的S

3、n部分以氧化物的的形式包覆在二氧化錳表面,部分存在于δ-MnO2層間。摻雜Cr和Sn對二氧化錳電極材料的形貌影響不大,仍為細小棒條粘結(jié)而成的氧化錳花球,而摻Bi則改變了材料形貌,變成了圓片堆疊狀；
　　 (4)研究了摻雜元素比例對材料電化學(xué)性能的影響。當Sn:Mn,Cr:Mn和Bi:Mn的摩爾比分別為1:50,1:50和1:25時,在200
　　 mA·g-1電流密度下,分別得到最大的比電容:293.1 F·g-1,27

4、0.2 F·g-1,274.9 F·g-1,比未摻雜分別提高了64.9％,52％,54.6％。摻Sn MnO2具有最高的比電容和最好的循環(huán)性能。摻Ni對MnO2的比電容大小影響不大；
　　 (5)以摻Sn MnO2為正極,活性炭電極為負極,研究了摻Sn
　　 MnO2/C非對稱超級電容器的性能。摻Sn MnO2/C非對稱超級電容器的比電容約為60F/g,能量密度為27Wh/kg。經(jīng)過8000次充放電測試,容量衰減<20％