超级电容器用高倍率Sn改性MnO_2电极材料

以KMnO4和MnCl2为原料并添加一定量的SnCl4,采用常压回流液相共沉淀法合成了Sn改性MnO2电极材料。利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学方法对其进行物理表征和电化学性能研究。结果表明反应溶液pH值对MnO2的结构、形貌和电化学性能影响很大。反应溶液为酸性和碱性时分别得到γ-MnO2和δ-MnO2。在pH=9时制备的Sn改性MnO2具有良好的电容性能,在0.5 A/g下,比电容达到176 F/g,比未改性MnO2提高了66%,电流密度增大到2.0 A/g时,比电容依然保持在166 F/g。在1.0 A/g下进行连续充放电测试,1 000次充放电循环后,比电容仍保持在165 F/g,容量衰减小于6%。Sn改性MnO2是一种理想的超级电容器电极材料,具有良好的高倍率充放电性能和容量保持能力。     

Cr掺杂二氧化锰纳米棒的制备及其电化学性能

以KMnO4和MnCl2·4 H2O为原料,采用液相化学沉淀法合成纳米结构MnO2电极材料,并添加一定量的K2Cr2O7 对其进行改性.通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等手段对MnO2的结构形貌进行表征;利用循环伏安法和恒流充放电等方法研究了MnO2在1 mol/L KOH电解液中的电容行为.测试结果表明,K2Cr2O7的存在导致了MnO2由γ-MnO2向α-MnO2晶型的转变以及MnO2纳米棒的形成.MnO2纳米棒的直径约为80 nm,长度约为0.5～2 μm,并且MnO2电极材料的晶化程度和电化学性能都得到了提高.当K2Cr2O7添加量为1O％(与KMnO4的质量比)时,在0.3A/g和1 A/9电流密度下,电极比容量分别为271 F/g和199 F/g,大约是未添加K2Cr2O7条件下制备的电极的2倍.Cr掺杂MnO2纳米棒表现出优异的高倍率性能.     

Fe添加对二氧化锰电化学行为的影响

以KMnO4和MnCl2.4 H2O为前驱体,采用共沉淀法合成纳米结构MnO2电极材料。添加一定量的FeCl3.6 H2O对MnO2进行改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对MnO2的结构和形貌进行表征;利用循环伏安法、恒流充放电等测试方法研究了MnO2电极材料在1 mol/L KOH电解液中的电化学行为。结果表明,FeCl3.6 H2O的大大影响MnO2的结构和形貌。随着Fe∶Mn摩尔比的增加,MnO2从γ-MnO2晶型转变为层状结构,形貌由片状转变为直径约100 nm的球形,并且Fe改性MnO2的电化学性能明显提高。当添加FeCl3.6 H2O的量为5%(Fe与Mn的摩尔比)时,在1 A/g电流密度下,MnO2电极的比电容为236 F/g。     

机械化学法制备超级电容器材料MnO2

采用机械化学法制备了MnO2粉末,用XRD、SEM和BET等方法对产物的结构与表面形貌进行研究,用循环伏安、恒流充放电等方法对产物的电化学性能进行测试.产物为微米级(5～10μm)的单相弱结晶α-MnO2,比表面积为241 m2/g.MnO2电极比电容下降的原因有两种:前60次循环中,是双电层不稳定引起的;经过780次循环后,是电化学惰性物质Mn3O4生成引起的.MnO2电极在200mA/g和500mA/g的电流下,首次循环的比电容分别为524 F/g和404 F/g.     

用电气石提高二氧化锰电极的电容性能

将具有特殊吸附特性的电气石与二氧化锰(MnO2)物理混合,制得电气石-MnO2电极。通过XRD、SEM对样品与电气石进行形貌与结构分析,用循环伏安、恒流充放电测试研究材料的电化学性能。当MnO2的质量为10 mg、电气石质量为12.5 mg时,电极在1 mol/L Na2SO4中,以0.25 A/g的电流在-0.1~0.7 V放电,比电容可达347.0 F/g;电气石还可改善电极的循环稳定性,经过400次循环,电极的电容保持率可提高到90%。     

石墨烯/镍掺杂二氧化锰复合材料的电化学性能

通过液相共沉淀法制备了石墨烯/镍掺杂二氧化锰(MnO2)复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的微观结构和表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗研究复合材料的电化学性能。镍掺杂的Mn O2为α-MnO2,粒径约为50 nm。复合材料具有良好的电化学性能,在电解液2 mol/L KOH中0.5 A/g、-0.2~0.8 V时的比电容达到319 F/g,循环伏安测试结果表明,电化学可逆性较好。     

分散剂对MnO_2/AC电化学电容性能的影响

添加不同系列的聚乙二醇(PEG)分散剂,采用化学混合法制备了MnO2/AC(活性炭)复合材料.应用X射线衍射、恒流充放电、交流阻抗和循环伏安等方法研究了各分散剂对产物结构与电化学性能的影响.实验结果表明,分散剂聚乙二醇(PEG)的聚合度对MnO2/AC复合材料的比电容和循环寿命有显著的影响,其中PEG400作为分散剂制备的复合材料具有最好的电化学电容行为.以PEG400制得的复合材料为正极,活性炭为负极组成超级电容器,在电流密度为100 mA/g条件下,MnO2/AC复合材料的比电容达366 F/g,且经500次充放电循环后容量仍保持在94%以上,显示出该复合材料具有良好的超电容特性.     

MnO_2/乙炔黑的超声化学制备与性能

分别采用超声化学法和化学混合法制备了MnO2/乙炔黑复合电极材料.XRD结果显示:超声化学法制备的粉体呈α-MnO2结构,化学混合法制备的粉体为无定形结构.SEM和电化学实验结果表明:超声辐射可促使MnO2与导电剂颗粒均匀分散,并能改善电极材料的电化学动力学可逆性,当乙炔黑含量为15%时,可使复合电极的电化学比电容提高两倍.     

超级电容器电极材料纳米α-MnO2的制备及性能

用KMnO4和MnSO4水溶液作为原料,用液相沉淀法制备无定形α-MnO2·nH2O.对样品进行比表面积测定(BET)、XRD、SEM等测试.通过循环伏安法和恒流充放电测试研究了样品的电化学行为.合成的无定形α-MnO2·nH2O在0.5mol/L的Na2SO4电解液中,在0～0.9 V(vs.SCE)范围内,电流为10 mA,2 mV/s的扫描速度下的比电容可达126.4 F/g.无定形α-MnO2·nH2O是较好的超级电容器电极材料.     

纳米MnO2的液相法制备及电化学性能研究

以过硫酸钾(K2s2O8)和硫酸锰(MnSO4· H2O)为反应起始原料,采用液相法制备出了纳米MnO2.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行结构与形貌分析,并通过循环伏安、恒电流充放电对二氧化锰进行电化学性能测试.研究结果表明,采用液相沉淀法,在pH等于1.0,反应温度为60℃,反应时间为22 h的条件下制备出的二氧化锰为纯四方晶系α-MnO2.循环伏安测试表明二氧化锰在较小的扫描速率下有较好的电容性能.恒电流充放电测试表明二氧化锰有良好的电容性能.     

锰/炭混合超级电容器阳极材料的制备及性能

采用高锰酸钾与乙酸锰溶液通过液相沉淀法制备了颗粒尺寸为100 nm左右的α-MnO_2,并以此α-MnO_2为锰/炭混合超级电容器阳极材料,采用循环伏安法研究了其在0.5 mol/L Na_2SO_4、1 mol/L KOH溶液、1 mol/L KCI溶液和2mol/L(NH_4)_2SO_4溶液中的充放电行为.结果表明:在0.5 mol/L Na_2SO_4溶液中表现出较好的电容行为,比电容为145F/g.为提高所制备α-MnO_2的比表面积和电导率,将适量具有规则结构的介孔炭(OMC)添加到α-MnO_2中,制备得到MnO_2/OMC复合阳极材料.详细研究了OMC添加量对复合阳极材料结构和性能的影响.掺炭量为20%(质量分数)的锰炭复合物阳极材料的比电容值高达182 F/g.     

Li-MnO_2电池新型正极材料——λ-MnO_2的合成与电化学性能研究

采用酸处理尖晶石型LiMn_2O_4的方法合成了λ-MnO_2.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流放电测试等对λ-MnO_2的结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明,合成的λ-MnO_2具有类似于LiMn2O4的尖晶石型晶体结构,形貌规则,晶粒细小,粒径分布均匀;将其作为正极材料组装成Li-MnO_2电池,以0.025 C倍率放电,得到了3.98 V和2.88 V两个放电平台,放电比容量达268 mAh/g,且其放电平台和比容量受放电倍率影响较小.     

正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.96Si0.04O1.96F0.04的合成及其性能

采用共沉淀法合成了锂离子蓄电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用阴阳离子复合掺杂的方法对其进行改性.X射线衍射光谱(XRD)结果表明,复合掺杂没有改变晶体的层状结构.采用恒电流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行了研究,结果表明,复合掺杂提高了材料的首次放电容量和循环性能,抑制了其在循环过程中电化学反应阻抗的增加.     

锌锰电池产业的现状与未来

锌锰电池是我国电池行业中产量最大的一个品种,二氧化锰的消耗与其产能规模密切相关。指出碱性锌锰电池发展迅速,环境保护任重道远,锰资源的循环利用应予以重视;无汞、无镉、无铅锌锰电池是今后的发展方向。     

碱性固态Zn/MnO2电池研究

为解决碱性锌锰电池体系存在的电解液易泄露、加工封闭难等问题,利用溶剂浇铸法制备了PVA-KOH-H2O碱性固态聚合物电解质(ASPE),通过XRD、循环伏安及交流阻抗测试对ASPE样品进行表征.结果表明:ASPE具有良好的导电性(室温电导率达10-2S/cm)及较宽的电化学稳定窗口(相对于不锈钢电极,其电压稳定窗口为2.0 V).Zn|ASPE|MnO2模拟电池以1 mA恒电流放电至0.9 V,放电容量达210 mAh/g.     

掺Bi改性MnO的制备及电化学性能研究

通过在氮气保护下热分解固相合成的MnC2 O4及掺杂Bi的MnC2 O4,分别制备了MnO及改性的Bi MnO。通过X射线衍射、溶解度测定、循环伏安分析、充放电、Tafel曲线测试及阻抗分析等手段 ,对其进行了表征及性能研究。结果表明纯MnO的两电子放电容量不超过 1 5 0mAh/ g ,而经过改性后的Bi MnO的两电子放电容量可达 41 7mAh/g ,Bi的掺入有助于提高其电化学性能。通过交流阻抗图谱分析及循环伏安实验对改性机理进行了探讨     

金属氧化物掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,用X射线衍射、电子扫描显微镜、循环伏安法和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4进行了研究.结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4的电化学性能,特别是大电流放电性能中1.0%(摩尔分数)的Nb5 掺杂LiFePO4的1 C放电比容量约130 mAh/g.掺杂后的电化学性能与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径合适、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利.     

掺Nb5+对LiFePO4高倍率性能的影响

以三价铁(Fe2O3)为铁源,采用半固相-碳热还原法制备UFePO4/C正极材料,对LiFePO4的铁位进行高价金属离子(Nb5+)掺杂制得LiFe1-xNbxPO4/C(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07)复合正极材料.X射线衍射分析材料的晶型结构发现掺杂一定量的金属离子不会改变材料的晶型结构.对材料进行...     

铝在碱性胶体电解质中的阳极行为

用电化学测试法分别考察了"羧甲基纤维素钠(CMC) 4 mol/L KOH"和"聚丙烯酸(PAA) 4 mol/L KOH"胶体电解质对铝阳极的电化学性能影响.结果表明:铝在2.5%PAA胶体电解质中的电化学性能比在CMC胶体电解质中的好;在2.5%PAA胶体电解质中分别添加0.50 mmol/L Na2SnO3、0.05 mmol/L HgCl2和0.80 mmol/L K2MnO4,对铝的缓蚀、活化作用都有所改善.效果最好的是Na2SnO3,K2MnO4次之.