三維錳基復合納米材料的制備及其在超級電容器中的應用.pdf

1、超級電容器作為一種具有高能量密度、可大電流充放電、對環(huán)境友好的儲能元件而備受關注。電極材料作為儲能元件的核心組成部分，決定了超級電容器的性能。因此，如何從電極材料的角度提高超級電容器的比電容和能量密度是目前該領域研究的熱點。錳基氧化物作為超級電容器的電極材料，具有較高理論比電容，且廉價易得、綠色環(huán)保;但是，純錳基氧化物電極材料的導電性較差，內阻高，大大影響電極的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。本文以提高錳基氧化物電極材料的導電性和比容量為目標，結合

2、高導電性物質、無粘結劑趨勢和納米結構效應，設計并制備了新穎3D結構的MnOx/C和CuO@C@MnO2，同時研究分析其電化學性能。具體來說包括以下內容:
　　(1)采用水熱法合成網絡狀相互連接多孔MnO2/C微球前體，經過不同的煅燒溫度轉化為多孔Mn2O3/C和Mn3O4/C微球。MnO2/C微球生長過程中，納米晶須狀的MnO2在C球表面自組裝，形成相互連接的網絡狀，期間，C球內部所產生的離子(CO32-、HCO3-)形成孔及孔的

3、通道。將所合成的樣品組裝成三電極體系，通過循環(huán)伏安(CV)、電化學交流阻抗(EIS)和充放電曲線對其進行電化學性能測試，結果表明煅燒500℃生成的Mn2O3/C具有最優(yōu)的電化學性能:在0.4Ag-1下比容量值為237F g-1，在1Ag-1下充放電循環(huán)5000圈，其容量值保持在90％以上，表現出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。通過Na2SO4/PVA凝膠電解質，將Mn2O3/C組裝成固態(tài)電容器，在0-2V電壓窗口下測試電化學性能，結果表明在

4、0.12A g-1時比容量高達57.5F g-1，在2000圈之后，容量保持89％。
　　(2)采用多步水熱煅燒的方式，直接在泡沫鎳上生長3D多面體核雙層殼CuO@C@MnO2。多孔泡沫鎳具有優(yōu)異的導電性、大的比表面積以及快速的電子傳輸速率;1D多面錐體CuO縮短電子離子的傳輸路徑，增加比表面積;C層既增加了導電性，又保護了CuO骨架;超薄的MnO2納米片增加了與電解質的接觸，提高氧化還原反應的速率。當組裝成三電極系統(tǒng)時，材料表現