超级电容器电极材料纳米α-MnO的制备及性能.doc

1、 本文由windweng贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看. 维普资讯 第 卷 第 期 正 电 池 ， ， 月 第九届全国电池信息网会专栏？ 超 级 电容器 电极 材 料 纳米一 的 制备及 性 能 张 琦 郑 明森 ， ， 一 朱亚薇 董全峰 , 明钢 詹 , 林祖赓 ， ， 金 一 ， 一 ， ， （ 门大学化 学化 工学院, 厦 福建 厦门 ； 厦门大学宝龙 电池研 究所 , ， 福建 厦 门 ） 摘要: 用 和 水溶液作为原料， 用液相沉淀法制备无定形 。对样品进行比表面积测定( ) ？ 、

2、等测试 。通过循环伏安 法和恒 流充放 电测 试研 究了样品 的电化学行为 。合 成的无定形 ？ 在 、 的 电解液 中， , ( 范围 内， 在 ） 电流为 , 的扫描速度 下的比 电容可达 。 无定形 ， ？ 是较好 的超级 电容 器电极材料 . 关键词 ： 超级 电容器 ； 电极材料 ； 二 氧化锰 ； 比容量 中图分 类号 ： ； 文献标识码 ： 文章编号 ： )- （ 仅 - , ， - ， ， , （ 厂 , , , , ; , , ， ， ） 。 : ， , ， 本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途 ( ） 。 ； ； ： ； 超级电容器具有功率

3、密度大 、 环寿命长 、 循 可快速充 放 电、 米 材料 ， 并将其作为超级电容器的活性材料 , 对其性能进 行 了研究 。 对环境无污染等优点 。人们在对 超级 电容器的研究过 程 中， 重点放在对在各种电解液 中具有高 比能量 、 比功 率电容 的极 高 化 电极材料的研究上。 目前主要有 材料 ： 类 碳基材料、 金属氧 实验 电极材料的制备 化物及水合物材料和导 电聚合 物材料】 .氧化锰资 源广泛 ， 价格低廉 , 对环境 友善 ， 有多 种氧 化价 态 ， 具 电化学 窗 口较宽 ， 电化学性能好 ， 已被广泛应 用于碱性 电池。本文作者合 成 了纳 球磨 商品化 的电解 混合球

4、磨机( 国 美 公 司 ， 一 型)锆石研 磨容 作者简介 ： 张 琦 （ , ， 一） 女 天津人 ， 门大学化学化工学院博士生， 究方向 ： 厦 研 化学 电源 ； 郑 明森 （ ， 福 建人 ， 门大学化学化工学院博士生， 究方向 : 一) 男， 厦 研 贮能材料 ； 朱亚薇（ ， , 一）女 河北人 ， 门大学化学化工学院硕士生 ， 究方向 ： 电源 ; 厦 研 化学 董全峰 (一） 男， ， 河南人 ， 门大学宝龙电池研 究所研 究员， 究方向： 厦 研 聚合 物锂 离子电池； 金明钢( ， 重庆人 ， 门大学宝龙 电池研 究所高级 工程师 ， 究方向： 一）男， 厦 研 电池和电化

5、 学； 詹亚丁( 一）女 , , 福建人 , 门大学化学化工学院实验 师， 究方向： 厦 研 贮能材料 ； 林祖赓（ )男 , 一 ， 福建人 ， 门大 学化学化工学院教授 ， 厦 博士生导师 ， 研究方向 ： 电池和 电化学。 基金项 目： 目( , 项 ） 国家 自然科 学基金 （ ， ） 福建省科技 项 目（ ） 维普资讯 电 池 第 卷 器 （ ） 。 水洗 、 醇洗以及真空干燥 , 效地 控制 了团聚状态 , 以制得分 有 可 散性较好 的纳米级 粉末 。 粒 度、 比表面积 （ 和结构 分析 ) 表 品的粒度 分布、 样 比表 面积和 比电容

6、 ， 原料 ： 商品化的 电解 ， （ ）粒径为 ） （ 。 向粉末状 中添加异丙 醇助溶 剂后 , 磨 干燥 后 球 ， 再研磨成粉末（ 简称球磨 ， 径为 （ 。 ）粒 ） 液相沉淀法合成 以 : 的物质的量 比配制 和 混合溶液。将 溶液在搅拌的条件 下缓 慢滴 加到 溶液 中后 ， 剧 烈搅 拌 。将所得悬浊 液抽 滤 ， 去离子 水洗 涤多次 ， 用 再用无 水 乙醇置换沉 淀中残 留 的水分 。在 下 干燥 ， 充分 研 磨 ， 到棕黑色 的 得 粉末 ( 简称合成 。 ） 电极 的制 备 样品 粒度分布 ( ） 比表面积 . 比电容 ？一 ?一 。 表 是两 种 的粒度分 布和

7、比表 面积的 比较 , 给出 并 了相应 的比电 容。合成 的 由 于表 面 吸 附作 用 和范 德华 力, 一次粒子非常 容易 发生 聚集 , 以实 验测 得的数 据 实际 上 所 将上 述 两 种 粉 末 与 （ 细 碳 黑 ） 超 、 ( 乳液） 按照 : ： 的质量 比混合 , 入适量 异丙 醇 ， 加 高 能球磨 ， 和浆 处理 。将 糊状浆 料 均匀涂 抹在处 理过 后 进行 的泡沫镍集流体上 , 进行 键合 ， 干燥后 制成 × 的 电极 。 样品物性表征 是一次粒子 发 生 聚集 后 的二 次 粒 子 的粒 度 分 布 数 据 。合 成 有较大的 比表面积 。 具 用

8、 型激光粒度分析仪 ( 国产 ) 电极材料 的粒 法 对 度进行测 定。在 面及孔 径分 析仪 上 , 用静态 氮 表 采 吸附法 , 测定样品 的 比表 面积 。采用 公 司的 ' 型 射线衍射分析仪 对粉 体进行 测试 .测试 用 作 为靶 材 ， 长 为 管 电 压 为 , 电 流 为 波 ， 管 . 扫描步长为 扫描范 围 。用 . . 公司的 高分辨 扫描 电子显微 镜进行形貌测试。 循环伏安和恒流充放 电测试 以 电极作研究 电极 ， × 泡 沫镍集 流体 作辅 助 电极 ， 和 甘 汞 电 极 （ ） 参 比 电 极 ， 饱 作 非缓冲溶液作 电解液 ， 成三

9、电极 体 系。在 构 ( 电位范 围内, 口 ） 以 的扫描速 度进 行循环 伏安 测 试 .用上述三 电极 体 系在 非 缓 冲溶液 中 ， （ ) 电位范 围内 ， 恒 流充 放 电循 环 的 以 次 ， 测定 的比容 量。测试 用 合 电化学 测 综 试仪 ， 在 下进行。 图 品的 谱 图 样 本文为互联网收集，请勿用作商业用途文档为个人收集整理，来源于网络 ￥ 图 结 果 表 明 ： 成 为 一 种 晶 型 较 差 的 无 定 形 合 仅 在 ？ ， 为 。 . 和 时有两个宽化 的衍 射峰 ， 其他衍 射峰强度较弱。衍射峰严重宽化 ， 明其 晶化程度 表 小， 晶体细小 .这 与文

10、 献 - 中报道 的一致 。合 成 的 谱 图相对 于球磨 一些 晶 体结 构 的峰 消 失或 减 , 弱， 晶体结构被严 重破 坏 ， 晶型 较差。通过 分 析可知 ： 合 成 有结晶水 . 含 循环伏 安( ） 和恒流充放电 图 是合成 的循环伏安 曲线和恒流充放电 曲线 。由 图 可知 ： 电极具有较好 的 电容 特性 , 产生的电容 主要是 活性物质的氧化 还原反应所产生 的法拉第 电容。 结果 与讨 论 扫描 电子显微镜 （) 分析 球磨 一 一 鼍 ： 一 （ 循 环伏安 曲线 恒流充放电曲线 合成 ， 电解液 ： , , 图 品的 图 样 图 合成 的循环伏安 曲线和恒流充放 电

11、曲线 ？ 对比图 可知： 球磨 图 ） （ 为圆球形颗粒， 颗粒与颗 粒聚集 ， 形成更大 的颗粒 。合成 图 ） ( 呈纤维状 ， 在一 存 定的团聚现象 ， 纤维的直径 和长 度达到 纳米级 水平 。通过多 次 根据公式 , 利用放电曲线可以准确计算 出 电极 在恒 流 下 的 放 电 比 电容 。 成 电极 在 恒 流 合 维普资讯 http：/ 第 期 下的放 电比电容 为 。 张 琦 ， ： 电容 器电极材料纳米 的制备及性能 等 超级 主要 以双电层储能 ， 不适合作超 级电容器 的电极 材料 ； 无 定形结 构的 在较大 的准法拉 第 电容 ， ？ 存 适合作 超级 电容器的电极

12、材料 。 参考文献 : ， ， ， : , （ ） ， ， ( ： , , ） 晶胞结构不 同 , 球磨和合 成 的几何形 状和尺寸不 同 ， 因此电化学性 能有所差 异 。合成 虽然 粒径有所增 加 ， 但 比表面积同样增 加。这说 明合成 的颗粒存在一定的团聚 情况 ， 这与 的结果一致 。合成 比球磨 的 比表 面积增加 了约 ， 比电容增加 了约 倍 , 倍 而 表现 出更好 的电 容特性 ( 。比电容 的增 加 并不单 纯 取决 于 比表面 积的 增 表 ） 加 ， 由于晶体结构 的改 变所致 ， 而是 这与 的结果一致 . 根 据 双 电 层 理 论 ， 极 表 面 的 双 电 层

13、 电 容 平 均 约 为 电 估算球磨 比表面积为 ， 表面 的 电极 的双电层 电容为 。与实 际测定 的 电极 比电容 （ 程杰 ) 李晓忠） 曹高 ， （ , （ 萍) 活 性 炭 结 复 合 镍 钴 超 级 电 容 器 ， 烧 （ 电池 ） ( ） ， , ： ， 相 比较 ， 球磨 主要 以双 电层储能 ， 几乎不存在准法拉第 电 容 。根据文献 可知 ： 相法合成 的无 定形 液 ? 比 ， ： ， （） 一 ， 表面积为 时 ， 比电容为 。 无定形结构 材 料较 适合 作超 级 电容器 的电极 材料 。本 文 作者认 为 ， 体结 构 存 在较 大 的 晶格 能 ， 利于 质子

14、 的嵌 脱 。 晶 不 无定形结构 晶格 能 小 ， 利 于质 子进 出粒 子 的 内部 和快 速嵌 有 脱， 如在电极表面或 者体 相 范围 内产生快 速 、 可逆 的化学 嵌 脱 或者 氧化 还原反应 ， 活性物 质 利用率将 会大大 提高 ， 的 从而产生法 拉第 准 电容 ， 而不 会 引起 电极 材 料结 构 的严 重形 变， 不会影响电极的性能 ， 使电极具有高 的比电容 . ， （ ） ， ： - ， ， ， , : ， ( ) 一 , ： ， , () ， , 结论 用 化 ， 到无定 形 将其 氧 得 ? ; ， ， （ : 一 ） （ 张治 安） ( ， 杨邦 朝 ） ,

15、邓梅根) （ ， 超级电容 器纳米氧化锰电极 材料 的合成 作 为超 级 电 容 器 的 电极 活 性材 料 ， 得 的 电极 在 制 溶液 中 ， ( 电位范 围内 ， ） 有着相 当好 的 与表征 化学学报 ） ， ) （ , （ ： 法拉第 电 容 性 质 。用恒 流 充 放 电 测 试 电极 的容 量 ， 电流 为 时， 电极 的 比 电容为 存在 晶体 结构 的 . 收稿 日期 ： 。 . 年精 心打造 的品牌 荣获首届 “ 国 奖” 的杂志 欢 迎 刊登 广告 彩 色 黑 白随你 选 ！ 电池 广告具有 长久的影 响力 ！ 电池 广告 为您扬名 ！ 在 电池 上刊登广告具有长久的影响力！ 电池 杂志对国内外公开发行， 拥有众多国内外订户，电池 荣获首届 “ 国家期 刊奖”进 入“ ， 中国期刊方阵”双高” “ 期刊行列 年分别荣 获第 二届 、 年、 第三届 国家期刊奖百 种重点期 ！ 电池 已被 国际 国内众多著名文摘刊物收录 ， 并被多家国外权威 刊物转载 ， 面广 ， 传播 针对性 强 ， 读者专 一。 年来,电池 被中外读者精心珍藏， 时时查阅， 反复参考。 电池 广告将会使你们企业的名声大振， 销售上升。 树立企业形象 , 提高知名度 , 吸引注意力 ， 扩大市场份额 ， 请赶快在 电池 上刊登广