超级电容器用二氧化锰基电极材料的制备及性能研究
发布时间：2020-03-23 05:07
【摘要】：超级电容器作为一种新型储能器件,已经广泛应用于电动汽车等领域。然而由于超级电容器的瓶颈问题——能量密度低,阻碍了其广泛发展。本文主要利用液相共沉淀法以及溶剂热法制备了二氧化锰基超级电容器电极材料,通过提高电极材料的容量值从而提升超级电容器能量密度。首先利用液相共沉淀法制备了纳米MrnO2。为解决制备过程中纳米颗粒的团聚问题,实验在制备产物的过程中添加了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以提升其分散性能,并与常用的聚乙二醇(PEG)以及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂进行了对比。结果表明,加入表面活性剂均能改善MnO2的微观形貌,孔尺寸及电化学性能,且非离子型表面活性剂PEG和PVP的作用效果优于离子型表面活性剂SDBS,而添加PVP制备试样的性能最优,此时比表面积和比容量分别为196.64 m2/g和203.2 F/g(@120 mA/g)。为改善Mn02的导电率,在氮气气氛下对液相共沉淀制备试样进行进一步的热处理。分析发现,低温氮气热处理工艺可在MrnO2表面诱导产生一定数量的氧缺陷,使其导电性、循环性能、内阻及充放电性能均得到明显提升。其中N-400℃试样在6 mol/L KOH电解液具有最高的比容量为368.2 F/g(@1 A/g)。为进一步提升试样的性能,实验利用溶剂热法,通过控制NH4F的添加量制备了不同形貌结构的CoO@MnO2核/壳分级复合电极材料。由于MnO2在CoO表面原位生长,无需导电剂和粘结剂,因而所制备电极具有独特的分级结构、优异的电子传输网络和电化学性能。制备的CoO及CoO@MnO2试样比容量变化规律为:添加 Co2+:NH4F 为 1:21:51:01:10;其中添加 Co2+:NH4F=l:2 时制备的CoO@MnO2试样在1 A/g电流密度下具有1505.7 F/g的比容量,在5A/g电流密度下循环1200圈后,材料的比电容维持初始的97.5%,库伦效率均维持在100%附近,表明制备的试样具有优异的电化学性能,是一种良好的超级电容器电极材料。
【图文】：
保证了电极的循环稳定性。逡逑１．２．３超级电容器的特点及其用途逡逑图１．２所示为几种常见的储能器件的能量密度＿功率密度比较图，超级电容器与传统逡逑型电容器相比，具有更大的比电容量，此外，其能量密度是传统电容器的１０倍多［４］；与逡逑充电电池比较，超级电容器的功率密度更高、瞬间可释放大电流以满足脉冲需求以及具逡逑有优异的循环寿命等一系列优点。总体而言，超级电容器作为新型环境友好型储能器件，逡逑兼具充电速度快、充放电效率、高功率密度高、循环寿命长等突出优点。它已被广泛作逡逑为主电源、后备电源和替换电源应用于电子设备、新能源交通工具、航空航天以及军事逡逑国防等领域［５］。然而，与充电电池相比，超级电容器的能量密度偏低，按照能量密度的逡逑决定式，Q兦暗难芯抗ぷ髦饕ü岣叩缂牧系谋热萘浚蛘咛岣叩缃庵嗜芤旱姆纸忮义系缪勾佣岣咂淠芰棵芏龋佣锏剑遥幔纾铮睿逋贾械母吣芰棵芏雀吖β拭芏鹊睦硐胛恢谩ｅ义希渝邋五五危ㄥ澹模颍澹幔礤义希靛澹慑五义希妫我灰诲义希垮
本文编号：2596236
【图文】：
保证了电极的循环稳定性。逡逑１．２．３超级电容器的特点及其用途逡逑图１．２所示为几种常见的储能器件的能量密度＿功率密度比较图，超级电容器与传统逡逑型电容器相比，具有更大的比电容量，此外，其能量密度是传统电容器的１０倍多［４］；与逡逑充电电池比较，超级电容器的功率密度更高、瞬间可释放大电流以满足脉冲需求以及具逡逑有优异的循环寿命等一系列优点。总体而言，超级电容器作为新型环境友好型储能器件，逡逑兼具充电速度快、充放电效率、高功率密度高、循环寿命长等突出优点。它已被广泛作逡逑为主电源、后备电源和替换电源应用于电子设备、新能源交通工具、航空航天以及军事逡逑国防等领域［５］。然而，与充电电池相比，超级电容器的能量密度偏低，按照能量密度的逡逑决定式，Q兦暗难芯抗ぷ髦饕ü岣叩缂牧系谋热萘浚蛘咛岣叩缃庵嗜芤旱姆纸忮义系缪勾佣岣咂淠芰棵芏龋佣锏剑遥幔纾铮睿逋贾械母吣芰棵芏雀吖β拭芏鹊睦硐胛恢谩ｅ义希渝邋五五危ㄥ澹模颍澹幔礤义希靛澹慑五义希妫我灰诲义希垮
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