超級電容器用納米二氧化錳電極材料的制備及性能研究.pdf

1、二氧化錳(MnO2)具有較高理論比容量，豐富的儲量、低廉的價格、對環(huán)境的友好。然而，MnO2作為電極材料本身存在內(nèi)阻較大，對電極材料的整體性能有很大影響。因此，本文通過水熱法和微波法制備出納米氧化錳，通過摻雜或原位復(fù)合導(dǎo)電填料，制備出電化學(xué)優(yōu)良的MnO2電極材料。采用X射線衍射(XRD)以及掃描電子顯微鏡(SEM)對材料的形貌進行表征，并通過循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電、交流阻抗測試(EIS)對MnO2電極進行電化學(xué)性能測試，來研究材料

2、微觀結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的關(guān)系。 水熱法和微波法制得的二氧化錳均為α-MnO2與γ-MnO2的混合相。與水熱法相比，微波法合成氧化錳納米棒的直徑較小且分布均勻，結(jié)構(gòu)完整性好，結(jié)晶度高，隨著反應(yīng)時間增加，生成的MnO2晶形結(jié)構(gòu)越完整，并且微波法制備的氧化錳的容量略高于水熱法制備的氧化錳。 首次提出采用微波方法制備氧化錳/碳納米管和氧化錳/納米石墨片復(fù)合材料，該工藝簡單、能耗低、產(chǎn)率高、省時快速等優(yōu)點。MnO2生長過程是首先

3、生成片層狀結(jié)構(gòu)，隨著反應(yīng)進行，片層逐漸塌陷卷曲，形成MnO2納米棒。由于碳納米管的存在，抑制了MnO2片層狀結(jié)構(gòu)的塌陷，碳納米管團聚體的直徑大小直接決定著CNTs/MnOz微球的大小。然而，隨著反應(yīng)時間的增加，片狀的氧化錳最后變成棒狀。而GNPs由于片層結(jié)構(gòu)，對制備MnO2的微觀結(jié)構(gòu)影響較小。 對于微波法原位復(fù)合CNTs/MnO2隨著CNTs含量的增加，MnO2的比電容逐漸增加，最大值為382.3 F．g-1。這主要歸功于碳納米