氧化亞錳電極材料的制備及其超電容性能研究.pdf

1、論文綜述了超級(jí)電容器電極材料的研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)探討了新型超級(jí)電容器負(fù)極材料低價(jià)過渡金屬氧化物氧化亞錳的合成方法、物理特性及其電化學(xué)性能，制備了不同鐵摻雜量的氧化亞錳，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 采用醋酸錳和草酸反應(yīng)制備前軀體草酸亞錳，分別在400℃、500℃、600℃氬氣氣氛下焙燒前軀體1h制備氧化亞錳。借助TG-DSC熱重差熱分析、XRD衍射分析、SEM形貌分析、EDS能譜分析、比表面積測(cè)試、循環(huán)伏安測(cè)試、恒電流充放電測(cè)

2、試、交流阻抗測(cè)試研究產(chǎn)物的物理性能以及電化學(xué)性能。結(jié)果表明，草酸錳在100～140℃快速失去結(jié)晶水，在350～420℃下熱分解生成顆粒狀純相面心立方結(jié)構(gòu)氧化亞錳；隨著焙燒溫度升高，氧化亞錳晶體結(jié)構(gòu)趨于完整，500℃下制備產(chǎn)物MnO0.98最接近氧化亞錳化學(xué)計(jì)量比，但是當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，氧化亞錳顆粒發(fā)生熔接，結(jié)晶程度下降，并出現(xiàn)較明顯的氧損失；氧化亞錳在0～-0.8V電位范圍內(nèi)具有顯著的贗電容特征，適合用作超級(jí)電容器負(fù)極材料：500℃

3、下制備的氧化亞錳比容量較大，其0.1A/g電流密度下的可逆容量約49.7F/g，并且具有良好的循環(huán)性能。
　　 分別在水系電解液1 mol/L Li2SO4、6 mol/LKOH、1 mol/L LiOH及有機(jī)電解液1mol/LLiPF6/EC-DMC-DEC中，借助循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗等技術(shù)研究氧化亞錳的電化學(xué)性能。分別采用0.1A/g、0.2A/g、0.4A/g電流密度，首次放電容量：在Li2SO4電解液中依次為

4、49.7 F/g、46.5 F/g、41.3 F/g；在KOH電解液中依次為27.6 F/g、24.3 F/g、19.8 F/g；在LiOH電解液中依次為14.5 F/g、11.1 F/g、7.8 F/g。在這三種水系電解液中，200次循環(huán)后，Li2SO4電解液中的容量衰減率最小，KOH和LiOH電解液中較大。在有機(jī)電解液中，電流密度分別為0.02 A/g、0.06 A/g、0.1 A/g時(shí)，比容量分別為9.7 F/g、6.4 F/g、

5、2.1 F/g。
　　 氧化亞錳在有機(jī)電解液中的歐姆電阻及電荷傳遞電阻都較大，而在水系溶液中較小，在Li2SO4溶液中最小，歐姆電阻約為1.1Ω。此結(jié)果表明，氧化亞錳在水系電解液中的性能明顯優(yōu)于有機(jī)電解液體系。
　　 研究了Mn1-xFexO(x=0、0.1、0.2、0.3)分別在1 mol/L Li2SO4、6 mol/L KOH、1 mol/L LiOH溶液里的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，在1mol/L Li2SO4和1