電容器電極材料MnCO3的儲(chǔ)能特性研究.pdf

1、目前，隨著資源消耗問(wèn)題的日益嚴(yán)重，能源的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存逐漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)，電化學(xué)電容器作為一種儲(chǔ)能的器件，成為了科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。電化學(xué)電容器以其循環(huán)壽命長(zhǎng)，功率密度高等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，但是目前存在電極材料的能量密度較低的瓶頸，無(wú)法滿(mǎn)足其更多方面的應(yīng)用。一種新型的電極材料碳酸錳(MnCO3)剛剛被人們發(fā)現(xiàn)具有儲(chǔ)能的特性，為了進(jìn)一步拓展電化學(xué)電容器電極材料的應(yīng)用領(lǐng)域，本文從兩方面對(duì)新型儲(chǔ)能材料碳酸錳進(jìn)行了研究。<

2、br>　　第一方面是儲(chǔ)能機(jī)理方面，MnCO3作為一種新近發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能特性的材料，人們對(duì)其儲(chǔ)能的機(jī)理不甚了解，因此本文使用MnCO3/Carbon black(CB)/PTFE電極，以1M的Na2SO4溶液作為電解液，在三電極體系中進(jìn)行窗口為1V的循環(huán)伏安測(cè)試的同時(shí)采用拉曼光譜儀考察MnCO3材料在充放電過(guò)程中的物質(zhì)變化。由Raman光譜顯示，在充電的過(guò)程中，MnCO3以Mn(OH)2的形式溶解在電解液中，后被氧化為MnOOH，最后在充電過(guò)程

3、結(jié)束的時(shí)候以Mn2O3的形式穩(wěn)定存在，放電過(guò)程的物質(zhì)變化正好與此相反。并且由于制備電極的過(guò)程中加入導(dǎo)電炭黑，在充放電的過(guò)程中存在了Na+離子嵌入晶格的過(guò)程，這部分是以吸附贗電容的形式增加了材料的比容量。根據(jù)拉曼光譜和XPS的數(shù)據(jù)表明在整個(gè)充電過(guò)程中有67％的MnCO3被氧化為Mn2O3。
　　第二方面，MnCO3材料具有比容量高、制備簡(jiǎn)單和環(huán)境友好等顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在導(dǎo)電率低的缺點(diǎn)，因而導(dǎo)致其循環(huán)性不好，因此本文將其與炭黑制成

4、MnCO3/CB復(fù)合物，通過(guò)簡(jiǎn)單的液相沉淀法將MnCO3沉積在經(jīng)過(guò)稀酸水熱處理的絮狀的炭黑顆粒中。通過(guò)SEM結(jié)果可知，粒徑700nm左右的蓮花狀的MnCO3均勻的被CB所包裹，具有良好的連接性。經(jīng)過(guò)紅外和XPS測(cè)試可知，經(jīng)過(guò)稀酸水熱處理的CB表面的負(fù)電基團(tuán)增多，減少了團(tuán)聚效應(yīng)，更有利于合成均勻的復(fù)合物。電化學(xué)測(cè)試表明，MnCO3/CB復(fù)合電極材料的質(zhì)量比容值是純粹MnCO3電極材料的2倍，1100次循環(huán)后的容量保持率達(dá)到了92％，證明M