超級電容器用氧化釕基復合薄膜電極的制備與性能研究.pdf

1、本論文圍繞低成本高比容超級電容器電極材料的研究開發(fā)，分別采用三種不同的制備工藝研究了三種不同體系的復合薄膜電極，即電沉積工藝制備(RuO2/MnO2)·nH2O復合薄膜電極，涂覆熱分解工藝制備了(RuO2/Co3O4)·nH2O復合薄膜電極，膠體法制備(RuO2/AC)·nH2O復合薄膜電極，并對三種復合電極的制備方法及工藝參數(shù)進行優(yōu)化。重點研究了不同摻雜體系、成分和熱處理工藝對復合薄膜綜合性能的影響。借助掃描電鏡、X射線衍射儀、紅外光

2、譜儀和電化學工作站等儀器對上述三種復合薄膜電極的微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)、以及物理和電化學性能進行了較為深入的研究。
　　 主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)采用電沉積方法制備(RuO2/MnO2)·nH2O復合薄膜電極，當初始電沉積液中MnⅦ與Ru3+摩爾濃度比為3:1，熱處理溫度為250℃下保溫2.5 h時具有良好附著力和比電容，分別為14.8 MPa和418 F/g。不同掃描速率下的(RuO2/MnO2)·nH2O復合薄膜

3、的循環(huán)伏安圖表現(xiàn)出高度可逆的氧化和還原曲線，具有典型的電容特性，且其充電曲線與放電曲線基本對稱，電壓降比較小，1000次充放電循環(huán)后比電容保持在94.73％，表明該復合薄膜具有較低的內(nèi)阻和穩(wěn)定的電化學性能。
　　 (2)采用涂覆熱分解法，以RuCl3·3H2O和Co(CH3COO)2·6H2O的異丙醇混合溶液為前驅(qū)體制備(RuO2/Co3O4)·nH2O復合薄膜電極，當Ru3+：Co2+摩爾比為1:3，復合薄膜經(jīng)260℃熱處理3

4、h達到最佳的綜合性能，比電容為569F/g，附著力為22.4MPa，比表面積為336.5m2/g。經(jīng)充放電和交流阻抗譜測試表明該復合薄膜電極具有良好的電學性能，內(nèi)阻僅為0.42Ω，1000次充放電循環(huán)后比電容保持在97.65％。
　　 (3)通過膠體法制備的含碳量為40wt％的(RuO2/AC)·nH2O復合電極兼具氧化釕電極高比容和活性炭電極高比表面積特性。其最佳熱處理溫度是240℃，熱處理時間為4h，在此工藝下制得的復合電極