氧化锰电极的微结构与电容行为研究
发布时间:2019-07-13 17:20:37来源:
氧化锰电极的微结构与电容行为研究张治安,邓梅根,胡永达,杨邦朝(电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054)超级电容器(Supercapacitor)又称电化学电容器(Electrochemicalcapacitor)或者超大容量电容器(Ultracapacitor)是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件,它比传统电容器具有更高比电容域和能M密度,比电池凡有更高的功率密度,在移动通讯、信息技术、工业领域、消费电子、电动汽车、航仝航天和国防科技等方面具有极其1耍和广阔的应用前景已成为世界各国研究的热点。超级电荇器的屯极材料主耍有多孔炭材料,过渡金属氧化物和导电聚合物31.其中金属氧化物具有较高的赝电容特性从而倍受关注。水合氧化钌41具有高达760F/g的比容量,但钌价格高昂,限制了其使用范围。氧化锰资源广泛,价格低廉,环境友善,具有多种氧化价态,广泛应用于电池的电极材料,其用作超级电容器的电极材料刚刚兴起581.为了充分发挥电极材料的电化学活性,提高材料的利用率,因此制备;!;有高比表面积、合理孔径分布的氧化锰成为材料研究者工作的重心。
本文采取聚乙二醉(PEG)为表面活性剂,利用篼锰酸钾和醋酸锰溶液之间的化学共沉淀法,通过1艺控制团聚状态,制备出纳米级的氧化锰粉末,借助XRD,SEM,XPS,BET等表征了电极材料的微观特性。采取新的电极制备方法:先将制备的氧化锰与一定比例的炭黑进行超声混合30min,制得氧化锰与炭黑的复合物。然后干燥备用。将复合物与一定比例的粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)混合,以泡沫镍作集流体,于10MPa的压力下制成氧化锰电极。以lmol/LNa2S04作为电解液,在不同的电位窗口。不同的扫描速度下,采取三电极体系,利用循环伏安法研究其电容特性。实验结果表明,氧化锰电极在lmol/LNa:S04电解液中具有良好的稳定性和可逆性,在-0.2+0.9V(vs.SCE)的电位窗口内具有典咽的屯容行>J.当扫描速度为4mV/s时,电极比容量达到200F/g.电极的循环伏安特性取决于电压的扫描速度。随着扫描速度的增加,电极比容量呈下降趋势。并对氧化锰电极的电容特性与材料的微结构的关系进行了初步的探讨。
为氧化锰电极的SEM照片。为氧化锰电极的循环伏安(CV)曲线*氧化锰电极的SEM照片氧化锰电极在Imol/LNa2S04电解液中的循环伏安曲线(扫描速度为4mV/s)