鈉離子嵌入型二氧化錳納米片的設計、表征與電化學性能.pdf

1、隨著能源需求的不斷增長，探索具備優(yōu)良性能的新型清潔能源材料已成為當今的一個挑戰(zhàn)。二氧化錳，作為一種超級電容器贗電容材料，由于其具有高容量、低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點，已逐漸成為世界范圍內(nèi)的廣泛研究。
　　 然而，在二氧化錳超級電容器的研究中也存在著一些問題:首先，其作為超級電容器的能量密度仍然不能滿足實際應用的需求;其次，盡管其電化學性能如功率密度和循環(huán)性能已經(jīng)非常好，但是在實際一些要求苛刻的應用中，其性能仍有待于進一步改進;最后，

2、根據(jù)當前的研究，二氧化錳在法拉第充放電過程中伴隨著氧化還原反應發(fā)生，然而，在實際循環(huán)伏安測試中并沒有觀察到對應的氧化還原峰。
　　 在本文中，為了改善二氧化錳晶體間的離子擴散從而在硫酸鈉溶液中獲得更好的電化學性能，本工作采用在高離子濃度比(Na+∶Mn2+=100:1)的條件下進行電化學沉積，實現(xiàn)了二氧化錳晶體層間嵌有鈉離子的NaxMnO2(x≥0.7)相。通過對沉積產(chǎn)物的XRD物相分析，本文提出了電化學沉積過程中的離子嵌入機理

3、。這種在鎳基片上電化學沉積獲得的NaxMnO2/MnO2納米片電極表現(xiàn)出了比α-MnO2納米線、C-MnO2三維納米球、LixMn2O4納米片更好的電化學性能。在使用1M硫酸鈉溶液作為電解液時，循環(huán)伏安測試表明，首次觀察到了氧化還原峰，并進一步揭示出電極具有更強的氧化還原反應。電極基于活性材料的功率密度可達100kW/kg以上，比傳統(tǒng)的二氧化錳電極高一個數(shù)量級以上。同時，電極上活性材料具有接近于二氧化錳理論值的高容量，因而能量密度可達到