二氧化錳-竹基活性炭超級(jí)電容器電極材料研究.pdf

1、隨著人類生活水平的提高，材料的更新?lián)Q代日益加速，傳統(tǒng)的石油化工能源不足，新型材料的發(fā)展也不能滿足人類的需求，原始生物材料開始引起人類的關(guān)注。竹子作為一種原始生物材料，來源廣泛，清潔廉價(jià)，將其炭化再活化得到的產(chǎn)物竹基活性炭，比表面積高，具有較好的孔結(jié)構(gòu)，使其成為雙電層超級(jí)電容器的最佳選擇之一。二氧化錳價(jià)格低廉，資源充足，也具有優(yōu)良的高比容量性能。于是兩者結(jié)合的復(fù)合材料在超級(jí)電容器中具有廣闊的應(yīng)用前景。 本研究采用機(jī)械球磨法和化學(xué)法

2、（包括固相法、溶膠凝膠法、共沉淀法、共沉淀超聲法）制備了不同比例的二氧化錳/竹基活性炭復(fù)合材料，并將其作為超級(jí)電容器電極材料。對(duì)其進(jìn)行掃描電子顯微鏡（SEM），X射線衍射（XRD）和熱重分析（TG-DSC）。在30%濃度的KOH水溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安、交流阻抗和電化學(xué)充放電測(cè)試，研究其電化學(xué)性能。 研究表明，同一電流下，隨著二氧化錳添加比例的增加，二氧化錳/竹基活性炭復(fù)合材料電極的穩(wěn)定比容量減少。其中5%MnO2/BC、20%Mn

3、O2/BC、40% MnO2/BC復(fù)合材料電極的穩(wěn)定比容量比較相近。當(dāng)二氧化錳的比例超過40%以后，復(fù)合材料電極的穩(wěn)定比容量下降得很快。當(dāng)二氧化錳占復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，電極比容量可以達(dá)到338F/g，100次循環(huán)后可以維持在260F/g。市售二氧化錳主要成分為β-MnO2，顆粒狀。溶膠凝膠法制備的二氧化錳主要成分為γ-MnO2，呈現(xiàn)出花瓣?duì)?。固相法，共沉淀法和共沉淀超聲法制備的二氧化錳主要成分為α-MnO2。固相法制備的二氧化錳由

4、顆粒團(tuán)聚而成，共沉淀和共沉淀超聲法制備的二氧化錳為棒狀，但是共沉淀超聲法制備出的二氧化錳的棒狀比共沉淀法制備出的要粗一些。二氧化錳不同結(jié)構(gòu)和形貌對(duì)1% MnO2/BC復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能有所影響。1mA電流下，固相法制備的10% MnO2/BC復(fù)合材料電極最初比容量為298F/g，100次循環(huán)后為215F/g。共沉淀法制備1%MnO2/BC復(fù)合材料電極最初比容量為272F/g，穩(wěn)定后為195F/g。熔膠凝膠法制備1%MnO2/BC復(fù)