高性能二氧化錳電極材料的合成及超級電容器件組裝.pdf

1、超級電容器是一種新興的儲能元件，具有能量密度高、安全性高和操作方便的優(yōu)點，被認為是補充鋰離子電池市場空缺的潛在設備。超級電容器儲能機理一般分為雙電層電容和贋電容兩類。相比雙電層電容器，贗電容電容器具有更高的能量密度。在贗電容電極材料中，MnO2因其理論比電容高(～1370 F·g-1)、來源廣泛、環(huán)境友好等優(yōu)點，成為了最受歡迎的贗電容電容器材料之一?；谛蚊埠徒Y構的MnO2可控合成已經(jīng)有大量報導，但是如何提高MnO2質量比電容和循環(huán)穩(wěn)定

2、性仍是一項重大的挑戰(zhàn)。本論文以葡萄糖和高錳酸鉀為原料，分別采用回流沉淀法和水熱法，合成了無定型二氧化錳微納米結構，通過控制合成條件和引入外來離子，有效提高了產(chǎn)物的超電容性能。所得產(chǎn)物組裝為全固態(tài)超級電容器。
　　首先，利用簡單的回流加熱方式，在水溶液中獲得了尺寸在100 nm左右的無定型錳氧化物納米顆粒。通過對不同加熱時間下所得產(chǎn)物的性能進行對比，發(fā)現(xiàn)當回流時間為16h時，產(chǎn)物具有最大的比表面和適合的孔徑。對產(chǎn)物的電化學性能進行測

3、試表明，當反應時間為16h時，樣品的質量比電容值最高為309 F·g-1。比表面積和含水量均是影響電容量的重要因素。對樣品進行煅燒后，其含水量下降，電化學性能也隨之下降。
　　第二，通過KMnO4和葡萄糖合成了低K+離子含量的無定型MnO2，獲得的產(chǎn)物由于層間間距比較大，有利于引入外來離子，從而具有良好的電化學性能。然而，隨著K+離子含量的增加，電容性能卻隨之下降。通過在水熱過程中引入Na+離子，合成了Na+離子嵌入MnO2。在合

4、適的嵌入含量下，樣品在1 A·g-1電流密度下其電容量為295 F·g-1。電容性能的提高歸因于電極內Na+擴散系數(shù)和電導能力的提高。在材料合成基礎上，將Na+離子嵌入MnO2材料涂覆在石墨紙上做電極，成功地制作出對稱型超級電容器。該超級電容器在LiCl/PVA電解質中表現(xiàn)出良好的電化學性能，所組裝的器件可點亮一盞LED燈。
　　最后，利用Na+離子嵌入MnO2電極材料N1制作了全固態(tài)對稱型超級電容器器件，并結合活性炭制作了全固態(tài)