二氧化錳-聚苯胺碳超級(jí)電容器電極材料的制備和性能.pdf

1、超級(jí)電容器又稱(chēng)電化學(xué)電容器，它是一種介于充電電池與傳統(tǒng)靜電電容器之間的新型儲(chǔ)能裝置。與二次電池相比，具有較長(zhǎng)的壽命、較高的功率密度和能量密度，且對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染;而與傳統(tǒng)電容器相比，具有較大的容量、較寬的工作溫度范圍。所以，它是一種應(yīng)用前景較為廣闊的化學(xué)電源。聚苯胺(Polyaniline，PANI)作為一種常用的導(dǎo)電聚合物電極材料，其來(lái)源廣泛、合成簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)受到了廣泛的應(yīng)用，但導(dǎo)電高分子的循環(huán)性能不夠理想。金屬氧化物具有比碳材

2、料更高的能量密度，比高分子聚合物更好的循環(huán)性能，特別是錳的氧化物以及釩的氧化物能夠使電容性質(zhì)得到明顯的改善，然而多數(shù)金屬氧化物的導(dǎo)電性能不夠好。本論文將錳氧化物和聚苯胺制備成復(fù)合電極材料，二氧化錳-聚苯胺碳(MnO2-PAnC)，該電極材料具有高的比電容和循環(huán)性能。
　　本論文通過(guò)簡(jiǎn)單的低溫氧化方法，制備得到了聚苯胺碳(PAnC)電極材料。并探討了氧化劑過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)的最佳用量。制備出性能較好的PAnC復(fù)合電極材料。<

3、br>　　通過(guò)液相沉淀方法，制各復(fù)合電極材料MnO2-PAnC。通過(guò)改變KMnO4加入速度、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和PAnC用量，得出最佳制備條件為:緩慢滴加KMnO4溶液，所用反應(yīng)物濃度為0.3mol·L-1的MnCl2溶液和0.2mol·L-1的KMnO4溶液，反應(yīng)溫度為60℃;KMnO4與MnCl2與PAnC的質(zhì)量比為6∶12∶1，得到了最優(yōu)性能的MnO2-PAnC-0.1復(fù)合材料，其比電容可以達(dá)到459F·g-1。
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4、M和TEM測(cè)試結(jié)果表明MnO2-PAnC材料的形貌為由薄膜狀結(jié)構(gòu)組成的納米顆粒。由充放電曲線計(jì)算出MnO2、MnO2-C和MnO2-PAnC電極材料的比電容分別為393、428和459F·g-1;MnO2-PAnC電極在較高的掃速下循環(huán)伏安曲線變形較小，表現(xiàn)出良好的可逆性。交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明MnO2-PAnC電極電荷傳遞電阻小，表面離子擴(kuò)散速度快。充放電500個(gè)循環(huán)后MnO2-PAnC電容的保持率仍高于60％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MnO2-P