基于1D结构构建的3D丝网状MnO2复合电极材料的制备及其电容性能的研究*
2021-05-25刘沛静辛福恩
化学工程师 2021年4期
刘沛静,辛福恩
(陕西国防工业职业技术学院 人工智能学院,陕西 西安710300)
随着科技的发展,化石能源的枯竭,高效能储能装置也不断快速涌现,以持未来电动汽车、备用电力系统以及动力工具的研发步伐。如电力系统中,伴随可再生能源正在人类社会总能源消耗量占比越来越大[1,2],超级电容器具有高功率和长周期的使用寿命,它的应用对于可再生能源的高效和可持续利用起着关键作用[3,4]。当前,对于超级电容器的许多研究主要集中在不同电极材料的开发上,例如各种形式的碳材料,导电聚合物和过渡金属氧化物[5,6]。
石墨烯具有优异的电子迁移率、高的比表面积和良好的化学稳定性,作为电极材料可以提高超级电容器的电化学性能[7]。然而,由于单层石墨烯片层间存在十分强大的p-p堆叠相互作用,导致石墨烯容易出现片层间的聚集,并且由于双电层电容器的局限性,单一碳材料的比容并不高,从而限制了石墨烯的应用[8]。过渡金属氧化物MnO2具有低成本,高理论电容(1370F·g-1),优异的电化学活性和环境友好性等特点而备受关注[9]。但MnO2的导电性差、表面积低,通常提供较低的比电容[10]。
结合两者上述情况,通常是将它们进行复合,通过协同效应充分发挥两者优点[11]。Li课题组通过功能化石墨烯(PFrGO)与MnO2进行复合,制备的MnO2-PFrGO电极,在0.5A·g-1时获得电容为175F·g-1,循环测试5000圈,电容保持率仍可达到88.8%[12]。另外,利用一维材料构建三维纳米材料在电极材料的设计创新方面拥有巨大潜……
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