Sb摻雜多孔SnO2包覆MnO2的制備及用于超級電容器性能的研究.pdf

1、二氧化錳(MnO2)由于具有容量高、環(huán)保、資源豐富且價格低廉等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是很有前景的超級電容器電極材料。然而,由于MnO2本身具有電導(dǎo)率弱、比表面積低以及循環(huán)過程中部分溶解等缺點(diǎn),因而限制了MnO2在超級電容器中的實(shí)際應(yīng)用。在MnO2表面包覆一層無機(jī)膜,可以防止MnO2在循環(huán)過程中的溶解,提高M(jìn)nO2電極的循環(huán)穩(wěn)定性,同時如果所包覆的無機(jī)膜具有很高的電導(dǎo)率則可以彌補(bǔ)MnO2電導(dǎo)率弱的缺陷。然而,無機(jī)膜的包覆勢必會阻礙電極材料與電解質(zhì)離子

2、的快速接觸,降低電極的充放電速率。因此,在提高M(jìn)nO2穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的同時,保證電解質(zhì)能有效的與MnO2接觸是目前急需解決的問題。
　　本文首先通過簡便方法合成MnCO3前驅(qū)體,然后采用SbCl3和SnCl4為原料對其進(jìn)行包覆,通過后期高溫煅燒得到Sb摻雜多孔SnO2包覆MnO2電極材料(記為SS-MnO2)。由于MnCO3分解產(chǎn)生CO2氣體使Sb摻雜SnO2涂層呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu),從而有利于電解質(zhì)的快速滲入。實(shí)驗(yàn)中采用正交試驗(yàn)法對SS

3、-MnO2制備條件包括SnO2包覆量、Sb的摻雜量、包覆時間以及煅燒溫度對SS-MnO2電極放電性能的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析,并得到最佳的制備工藝。通過SEM、TEM以及EDX對SS-MnO2的形貌結(jié)構(gòu)及元素進(jìn)行了表征和分析。
　　隨后,采用恒電流充放電測試、循環(huán)伏安特性測試以及交流阻抗測試對SS-MnO2、純MnO2(P-MnO2)以及SnO2包覆MnO2(S-MnO2)電極的電化學(xué)性能進(jìn)行評價和對比。恒電流充放電測試結(jié)果表

4、明SS-MnO2電極大電流放電效果和循環(huán)穩(wěn)定性相對于P-MnO2電極和S-MnO2電極都有顯著的提高。循環(huán)伏安測試結(jié)果表明SS-MnO2電極在200mV.s-1掃描速率下依然保持良好的容量性質(zhì),而P-MnO2電極在200mV.s-1掃描速率下已發(fā)生嚴(yán)重電化學(xué)極化作用。此外,交流阻抗測試結(jié)果也證明SS-MnO2電極的內(nèi)阻明顯低于P-MnO2電極和S-MnO2電極的內(nèi)阻。這些研究結(jié)果都說明Sb摻雜SnO2包覆能有效的提升MnO2的電化學(xué)性能