【摘 要】
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超级电容器作为一种新型的电能存储器件,相比于传统的平行板电容器具有更高的能量密度,相比于锂离子电池具有更高的功率密度和更长的寿命.本文采用金属离子交换树脂作为前驱体,低温制备三维多级孔石墨烯(3D HPG),该三维多级孔石墨烯是一种有效的导电网络状材料.再用电沉积法在3D HPG上沉积MnO2纳米颗粒,制备出MnO2/3D PHG复合材料.
【机 构】
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广西大学可再生能源材料协同创新中心,广西大学材料科学与工程学院,广西,南宁,530004
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超级电容器作为一种新型的电能存储器件,相比于传统的平行板电容器具有更高的能量密度,相比于锂离子电池具有更高的功率密度和更长的寿命.本文采用金属离子交换树脂作为前驱体,低温制备三维多级孔石墨烯(3D HPG),该三维多级孔石墨烯是一种有效的导电网络状材料.再用电沉积法在3D HPG上沉积MnO2纳米颗粒,制备出MnO2/3D PHG复合材料.
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电能储存技术由于其高能量和高功率密度正越来越吸引人们的研究兴趣.在这些技术中,超高能量密度的基于Li-O2电化学反应对的锂空气电池正是其中一种1-2.锂空气电池可以分别提供3623Wh Kg-1(放电产物为Li2O2)和52O4 Wh Kg-1(放电产物为Li2O)的理论能量密度,此时平均放电电压为3.1V.这比市场上普遍使用的锂电池300 Wh kg-1的理论能量密度高出许多.然而,锂空气电池在
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超级电容器,亦称电化学电容器或双电层电容器,由于其具有工作温度范围宽,环境友好无污染,功率密度高,充放电速率快,充放电机理简单,循环寿命长等优点而被认为是便携式电子消费品和新型混合动力汽车巿场最具前景的清洁能源.近年来超级电容器的研究主要集中在开发具有高能量密度及功率密度,循环稳定,价格低廉的电极材料上.
超级电容器弥补了传统电容器与二次电池之间的空缺.研发优异性能的超级电容器对世界能源持续性发展等问题起着至关重要的作用,而超级电容器性能的重要决定因素之一则是电极材料.制备良好的电极材料已成为当下研究热点.现在常用的超级电容器电极材料有碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料.
因具有大的电流充放电性能、长的使用寿命、优异的温度特性、高的功率密度和能量密度等特性,超级电容器作为一种新型储能装置受到了广泛的研究和重视.电极材料是影响超级电容器性能的关键因素之一,因此制备高性能的电极材料是开展超级电容器研究的重中之重,主要的工作集中在碳材料、过渡金属氧化物材料、导电聚合物和复合材料研究方面.
氧化锰作为一种重要的过渡金属氧化物,在催化、离子交换、生物传感器、锂离子电池和电化学超级电容器等领域受到了广泛的关注[1].研究表明,氧化锰材料的电容性质不仅与其形貌和晶相有关,而且与其比表面积及孔径分布密切相关[2].大比表面积氧化锰纳米电极材料可以提供更多的氧化还原反应活性位点,有利于电解液离子的扩散及赝电容反应进行,从而提高电容性能.