超級電容器電極材料二氧化錳的合成優(yōu)化和性能的研究.pdf

1、超級電容器又被稱為電化學(xué)電容器，是一種新興的儲能裝置，被認(rèn)為在航空航天、國防、軍事、便攜式通話設(shè)備、電動交通工具等方面有巨大的應(yīng)用前景。超級電容器由三個部分組成，即集電極、極化電極和電解液，其中極化電極的性能優(yōu)劣最為關(guān)鍵。用于極化電極的材料主要有三類，分別為碳素材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。目前已經(jīng)對超級電容器有了很多的研究，研究的方向主要集中在對超級電容器性能影響較為顯著的電極材料和電解質(zhì)方面。本論文主要就是從這兩方面著手進(jìn)行研究的。

2、超級電容器用電極材料的研究已經(jīng)成為當(dāng)下的熱點(diǎn)，而其中過渡金屬氧化物或氫氧化物由于其理論比電容值比碳材料高出很多，因此受到了廣泛的關(guān)注。其中，由于二氧化錳作為電極材料時突出的優(yōu)點(diǎn)，成為各國研究人員爭相研究的對象。
　　本論文利用了十分廉價的高錳酸鉀和氯化錳作為原材料，采用容易實(shí)現(xiàn)的液相共沉淀法成功合成了超級電容器極化電極用二氧化錳(MnO2)，并首次在合成過程中加入聚乙烯吡咯烷酮，研究了在合成過程中加入聚乙烯吡咯烷酮對合成材料結(jié)構(gòu)和

3、電化學(xué)性能的影響。研究的主要工作是圍繞合成二氧化錳、表征二氧化錳的形貌、晶體結(jié)構(gòu)、測試二氧化錳的電化學(xué)性能等方面展開的。采用X射線衍射儀、掃描電鏡對材料的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和表面形貌進(jìn)行了表征，利用循環(huán)伏安、計時電位法和電化學(xué)阻抗譜等方法，對合成材料在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的KOH電解液中的電化學(xué)行為進(jìn)行了全面的分析和研究。同時將合成材料置于250℃、350℃、400℃的不同溫度下進(jìn)行3小時的加熱處理，對熱處理后的材料性能進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌和電化

4、學(xué)表征。同時還從電解液的角度研究了合成材料在不同電解液中的表現(xiàn)，分別在堿性(30％wt KOH)、中性(1mol/L Na2SO4)條件下，采用循環(huán)伏安法、計時電位法、電化學(xué)阻抗譜法分析研究了合成材料的電容性能，研究結(jié)果表明:
　　加入聚乙烯吡咯烷酮后，材料的顆粒度變小，分散度變大，電化學(xué)性能得到明顯的提高。熱處理對材料的性能有非常大的影響，當(dāng)熱處理溫度為350℃時性能達(dá)到最優(yōu)，并且熱處理后材料的表面生成了絮狀物，加大了材料的比表