二氧化錳超級電容器電極材料制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、作為一種新型儲能體系，超級電容器的快速發(fā)展有望克服鋰離子電池固有局限性。以二氧化錳(MnO2)為代表的超級電容器電極材料，由于低導(dǎo)電性和低結(jié)晶度等缺點(diǎn)，限制了它們在高能量密度超級電容器領(lǐng)域中的應(yīng)用?，F(xiàn)今主要通過對電極結(jié)構(gòu)的可控制備與制備復(fù)合材料提升MnO2電極材料電學(xué)性能。因此，本文選擇MnO2作為研究對象，通過不同方式進(jìn)一步提升電學(xué)性能并探索相關(guān)的儲能機(jī)制。本論文的研究內(nèi)容如下:
　　(1)探究制備條件對電化學(xué)性能的影響，通過控

2、制水熱反應(yīng)條件可控制各二氧化錳電極材料。通過不同表征手段結(jié)合電化學(xué)性能測試，分析二氧化錳相變過程與反應(yīng)條件之間的內(nèi)在聯(lián)系，探究最佳制備方案。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二氧化錳在反應(yīng)過程中存在一個α→δ相變的過程。在140℃下水熱6小時制備出花狀δ-MnO2納米球，電流密度為0.5Ag-1時比電容可達(dá)192.7F g-1，并且在1Ag-1循環(huán)1000次后比電容保持率為94.6％，表明它是一種具有良好前景的超級電容器電極材料。
　　(2)設(shè)計和制造

3、了石墨烯/聚偏二氟乙烯(GO/PVDF)復(fù)合粘結(jié)劑，提升二氧化錳超級電容器電學(xué)性能。相比于物理混合粘結(jié)劑，采用石墨烯復(fù)合粘結(jié)劑制備的二氧化錳電極比電容在0.5Ag-1電流密度下可達(dá)2201Fg-1。此外，該電極顯示優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，1Ag-1電流密度下循環(huán)1000次后比電容為198.8Fg-1，電容保持率為901％。
　　(3)通過水熱法制備花狀氮摻雜石墨烯/二氧化錳納米復(fù)合材料(NG-MnO2)。所制備的氮摻雜復(fù)合材料孔徑約為0