电沉积制备超级电容器电极材料MnO及其性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoxu111
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超级电容器具有比容量大、循环寿命长、对环境友好等特点,是介于传统蓄电池和静电电容器之间的环保型能源器件。MnO2有着资源丰富、价格低廉且对环境无污染等优点,是作为超级电容器电极的理想材料。
   本文采用电化学沉淀法制备MnO2作为超级电容器的电极材料。通过X射线衍射(XRD)对样品进行结构测试、扫描电镜(SEM)对样品进行微观形貌表征、电子能谱(EDS)对样品的元素含量进行测试。应用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗对样品的电化学性能进行测试。
   以Mn(CH3COO)2为原料沉积的样品主相为γ-MnO2,多次循环后样品表面呈均匀的纤维状。结果表明在Mn(CH3COO)2浓度为0.3mol·L-1、1500s、1.1V、8mA、pH值7.0下制备的MnO2电极具有良好的循环伏安特性,等效串联电阻(Rs)为0.64Ω、电极反应电阻(Rr)为0.95Ω,8mA时放电比容量为75.84F·g-1。以KMnO4为原料沉积的样品最佳制备条件:0.06mol·L-1、1500s、1.1V、2mA。该条件下制备MnO2的循环伏安具有良好的矩形特征,8mA时放电比容量为68.57F·g-1。样品的主相为λ-MnO2,多次循环后表面出现了纤维状绒毛。以Mn(CH3COO)2、Co(CH3COO)2为原料共沉积的样品主相为ε-MnO2,多次循环后样品出现明显的分层。最佳制备条件:Mn(CH3COO)2溶液浓度为0.3mol·L-1、n[Co(CH3COO)2]∶n[Mn(CH3COO)2]=1∶10、1000s、1.1V、2mA。该条件下制备的复合氧化物电极循环伏安矩形特征良好,Rs为0.67Ω、Rr为0.62Ω,8mA时放电比容量为134.86F·g-1。
   SEM测试和恒流充放电测试都说明阳极沉积制备的样品比阴极沉积的样品更适合作为超级电容器的电极材料。通过对比单一电极和复合电极的电化学性能,认为Co元素的加入提高了单一MnO2电极的电化学性能,放电比容量提高了77.82%。
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