超級電容器納米電極材料的制備和電化學性能研究.pdf

1、本文選擇廉價且環(huán)保的氧化錳和多壁碳納米管作為電極材料，利用多種電化學測試方法和材料表征手段，系統(tǒng)研究了超級電容器的材料制備、工藝選擇、電極制備、電容特性及影響因素。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下： 1.首次利用水熱法合成一種新型的向日葵花式MnO2三維結(jié)構(gòu)，并對其形貌進行表征。通過改變水熱反應(yīng)工藝，制備出αγ-MnO2和不同形貌的β-MnO2。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：β-MnO2的形貌和尺寸主要受反應(yīng)物初始濃度的影響。利用循環(huán)伏安、恒流充放電和交流

2、阻抗手段，比較了三種不同晶型的MnO2的電化學性能，首次探索了形貌對β-MnO2電容特性的影響。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物初始濃度為3％時，得到片狀β-MnO2，其具有明顯的電容特性，比電容量最大。當充放電流為20mA時，電極在1mol/L，Na2SO4電解液中的比電容量為78.9F/g。初始濃度為9％時，得到結(jié)晶度較高的β-MnO2棒，其電容特性最差，比電容量為36.8F/g。 2.常溫常壓下，通過優(yōu)化液相共沉淀法制備MnO2的反應(yīng)工藝，得到

3、無定型態(tài)的納米MnO2，在掃速為5mV/s時，電極表現(xiàn)出很好的電容特性。電位窗口較寬為：-0.8-0.8V；電化學過程中的傳荷電阻約為7.5Ω。通過比較水熱法、中溫固相法和化學共沉淀法得到MnO2的電化學性能發(fā)現(xiàn)，化學共沉淀法得到的無定形MnO2具有更優(yōu)的電容特性。 3.首次提出用真空方法制備超級電容器MWCNTs/MnO2復合電極材料，并進行工藝優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，當充放電流為50mA時，電極在1mol/L,Na2SO4電解液中的