水系超級(jí)電容器用MnO2復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)特性研究.pdf

1、本文以陽極電沉積所得的MnO2粉末為研究對(duì)象，以多壁碳納米管(MWCNTs)和乙炔黑為復(fù)合組元，利用球磨混合的方法制備了超級(jí)電容器 MnO2復(fù)合電極材料。利用X射線衍射儀（XRD）及掃描電鏡（SEM）等方法研究了復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)和形貌。使用循環(huán)伏安、恒流充放電測試等手段研究不同配比的MnO2復(fù)合電極在0.5mol/L Na2SO4溶液中的電化學(xué)行為。制備了活性碳（AC）-復(fù)合電極材料混合型超級(jí)電容器單體并測試了其電化學(xué)性能，最后嘗試制

2、備了大容量的超級(jí)電容器單體。
　　1. MWCNTs的加入有利于復(fù)合電極形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，MWCNTs含量的增加有利于提高電極的倍率特性，且反映電化學(xué)阻抗大小的Rct表現(xiàn)出 MnO2/MWCNTs5>MnO2/MWCNTs10>MnO2/MWCNTs15>MnO2/MWCNTs20>MnO2/MWCNTs30的規(guī)律。在300mA/g電流密度條件下，復(fù)合材料電極體系的10000個(gè)循環(huán)穩(wěn)定性測試結(jié)果表明，不同MWCNTs含量的復(fù)合材料電極

3、體系的容量都能夠保持穩(wěn)定。當(dāng)MWCNTs含量>10％時(shí)，復(fù)合材料電極體系的等效串聯(lián)電阻(ESR)則能夠在10000個(gè)循環(huán)內(nèi)保持穩(wěn)定。
　　2.對(duì)大小為2cm×2cm的AC-MnO2/MWCNTs混合型超級(jí)電容器單體的小電流（5mA）充放電測試表明：單體容量為3.35-5.06F，材料比容量為15.8-19.8F/g。在大電流（16C）測試條件下，其單體容量為3.25-3.75F；在穩(wěn)定性測試過程中，各電容器單體的電荷效率都保持在9

4、5%以上。
　　3.以MWCNTs和乙炔黑為組元制備的雙組份導(dǎo)電型MnO2復(fù)合電極材料具有發(fā)達(dá)三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和孔隙結(jié)構(gòu)。當(dāng)復(fù)合電極配比為5HS100(G350)+5MWCNTs時(shí)，電極具有最高的比容量和最小的電荷傳遞電阻。400mA/g電流密度下的10000個(gè)循環(huán)穩(wěn)定性測試結(jié)果表明，不同配比的復(fù)合材料所制備的電極容量都能夠保持穩(wěn)定，其中復(fù)合電極材料配比為5HS100(G350)+5MWCNTs的比容量最大，分別為78.6F/g和79

5、.1F/g，電極等效串聯(lián)電阻在3-4.5Ω之間波動(dòng)。而其余的六組試樣的內(nèi)阻值都在4.5-6Ω之間。
　　4.對(duì)大小為2cm×2cm的非對(duì)稱型混合超級(jí)電容器單體的小電流（5mA）充放電測試結(jié)果表明，材料比容量為20.38-20.19F/g。大電流（16C）穩(wěn)定性測試結(jié)果表明，單體容量有所下降但都能保持在3.0F以上。10000個(gè)循環(huán)以后，5HS100(G350)+5MWCNTs復(fù)合電極材料為正極的單體具有最小的等效串聯(lián)電阻，分別為5