基于MnO-,2-的超級電容器電極材料的制備及性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種綠色環(huán)保能源，具有高能量密度、良好的可逆性和長循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。MnO2因具有成本低、資源豐富且對環(huán)境友好等特點(diǎn)成為一種備受關(guān)注的超級電容器電極材料。 本論文用熔鹽合成法分別在KCl-LiCl體系、KCl-LiCl-NaCl體系和KCl-ZnCl2體系中制備出MnO2粉體。結(jié)果表明不同熔鹽體系對合成的樣品晶型結(jié)構(gòu)有較大影響，在KCl-LiCl體系和KCl-LiCl-NaCl體系中合成的樣品為α-MnO2和γ-Mn

2、O2的混合物，而在KCl-ZnCl2體系中合成的為β-MnO2。電化學(xué)測試表明在KCl-LiCl-NaCl體系中制備的樣品具有最佳電容性能，其合成MnO2的最佳條件和對應(yīng)的放電比容量分別為：2h、450℃、m(KMnO4+MnCl2)：m(KCl-LiCl-NaCl)=1：3。在2mA·cm-2電流密度下放電比容量為227.65F·g-1；等效串聯(lián)電阻(Rs)和電極反應(yīng)電阻(Rr)分別為0.84Ω和0.94Ω；在5mA·cm-2電流密度

3、下經(jīng)過100次循環(huán)充放電后容量穩(wěn)定在191.25F·g-1，充放電效率為100％。 采用水熱法在不同反應(yīng)條件下制備出了MnO2，結(jié)果表明所制備的樣品為α-MnO2和γ-MnO2的混合物。制備MnO2的最佳反應(yīng)條件為2h、125℃及加入2mL異丙醇。樣品的RS和Rr分別為0.24Ω和1.96Ω，其在電流密度為2mA·cm-2下放電比容量達(dá)到303.55F·g-1，在5mA·cm-2電流密度下經(jīng)過100次充放電后放電比容量為198.

4、34F·g-1，衰減了29.75％，充放電20次后充放電效率穩(wěn)定在100％。 對最佳水熱條件下的樣品摻雜碳納米管(CNTs)、TiO2和La，并分別進(jìn)行XRD和電化學(xué)測試。XRD測試表明摻雜未引起結(jié)構(gòu)的改變，電化學(xué)測試結(jié)果表明適量的摻雜CNTs、TiO2和La均有助于提高樣品的超級電容性能，CNTs、Tio2和La的最佳摻雜比例分別為5％、1％和1％。其中摻雜TiO2量為1％的樣品電化學(xué)陽抗最小，Rs和Rr分別為0．17Ω和0.