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金属氧化物超大容量电容器电极材料的研

金属氧化物超大容量电容器电极材料的研

点击数:7609 次   录入时间:03-04 11:51:55   整理:http://www.55dianzi.com   应用案例
  2.2.1氧化镍在寻找的廉价替代品中,其中对氧化镍的研究较为广泛,其电极体系为灿0形成赝电容的氧化还原反应为闪星等13用络合沉淀法制得灿0压2,用加热分解得到的纳米加,粉末作电极活性物质,其比容量可达08;王晓峰等将可溶性镍盐在定条件下水解制得抑,只2胶体,胶体经烧结处理得到具有特殊结构及面的超细,粉末,并将抑粉末作为电极活性物质,其比容量达240;1心和1奶,把用8,1甘1法制得的多孔抑0的水合物作电极活性物质,比容量可达265Fg,比能量和比功率分别达25,40kJkg和4,17kWkg,这主要取决于复合物薄膜的微观结构。Snivasan等用电化学沉积方法得到NiOH2,再加热得到多孔氧化镍,其具有同样的优良性能,比容量为24.梁逵等16用电化学阴极沉积法在基片上制得冲012膜,然后经热处理获得,膜,并研究了掺杂对比电容的影响,并制得掺钴的,他,膜,其比电容量达280化。对氧化镍掺杂可能是种有效8,141法制备抑0电极过程繁杂,制备周期太长,抑0膜厚难以准确控制;而用电化学沉积法制备灿,工艺相对简单,膜厚和质量较易准确控制。

  2.2.2氧化钴氧化钻由于在电催化和锂离子电池方面应用广泛而受到重视。金属钻化合物以热分解方法制备氧化钴材料,往往会降低氧化物的面积,所以氧化钴几乎不能作为电极材料应用于超大容量电容器。采用8,1861法可以控制材料晶体结构组成均匀性和结构性能!1等17提出种合成氧化钴溶胶的新方法,获得了可控制孔结构的氧化钴凝胶粉,并将其作为电极材料应用于超大容量电容器。他们发现在160之前,凝胶粉,302保持无定形结构,具有最大的面积和孔容量。当温度超过200 1时,面积和孔容量急剧下降,且无定形,0只2分解为,0;温度继续升高,0转化为04.将凝胶粉于150焙烧得到应着最大的比面积和孔容量。3叫1等研究了电化学沉积制备氢氧化钴用于超大容量电容器的特性。

  2.2.3氧化锰由于氧化镍和氧化钴电极的稳定电位窗口较窄,大约为5,能量密度较低,因此需要较宽电压窗口的电极材料。

  Mn02是另种受到重视的过渡金属氧化物电极材料。Mn02在非缓冲溶液中具有高能量存储能力。在这种情况下4,值的波动变化使质子易于插人嵌出Mn02晶格。此外,不同的Mn02制备方法可获得不同结构的晶体,不同结构的42在超大容量电容器中所具有的电化学性能差,也很大。

  3叫等18研究2薄膜电极工作原理如下上述的氧化还原过程与Ru02,xH20体系类似,Mn02电极类似离子嵌人电极。值得注意的是,只要保持循环电压不变且电极上仅有氧化还原过程,那么在充放电时。1质子嵌人MnOz晶格就会有lm0l质子嵌出。此过程不会产生相变,所以可以确保良好的可逆性和长循环寿命。这需要将充放电循环限制在可维持氧化还原过程稳定性和可逆性所对应的电压窗1.

  过充和过放电会引起电极薄膜性能变坏,深度反应将会导致Mn0H2Mn203Mn304MnA!等电化学不可逆的复合化合物形成。

  3叫等在,10.5的条件下以氧化高氯酸锰合成Mn02溶胶凝胶,用没溃dilcoating和滴覆drop 0anng方法制备Mn02薄膜电极,另外又以电沉积方法直接在基片电镀02.同时测量这3种材料的比容量,发现浸渍法可达698,而滴覆法和电沉积法只得到浸渍法比容量的23,缺点为恒流放电她介1的时间很短,仅为45.51咖chUk等h分别采用MnC还原和Clorax方法合成Mn02溶胶,并以此为电极材料。测定它们的电化学性能。其能量密度接水系21.01溶液中的电极行为,结果发现在2 +1.0,753,之间,电极具,优良的电容行为。在此电位范围内比容量达到200心闪星等2研究用化学方法制得纳米水合氧化锰作为超大容量电容器电极材料的特性。电极材料的制备采取将1与MnS0,以3l的摩尔比在碱性条件下混合,沉淀干燥后研磨,得到棕色的氧化锰粉末,并制成电极,结果发现,电极在0.5,水溶液中具有良好的电容性能,比容量可达177.5.经5000次循环,电极容量保持9,以上。

  张宝宏采取固相合成法将高锰酸钾和醋酸锰按定比例混合,进行固相反应,制得纳米级结晶性很差的无定型结构。

  将样品制成电极片,进行循环伏安曲线的测定,发现电极有优良由于化学共沉积法和3,法制备电极材料的工艺相3复杂,且制得的氧化锰导电性较。差,存在复合体和集流体直接的接触电阻较大的问。Hu等№将MnS5H2O溶液在PH值为6.4的情况下,通过阳极沉积法,在石墨基片上制得无定型的1.,〃范围内。具有良好的电容行为,比容量可达加5,32疋8.

  并发现,40氏0几,和水合氧化钉类似的赝电容机理。

  但是目前氮化钼电极也存在电位范围过窄等问。掺杂可能为个解决途径,这方面仍需继续研究。

  其他类型电极材料氧化钉在强酸体系中显亦出良好的电容特性,然而强酸对环境不友好,有些氧化物在强酸中不稳定,有学者从这方面尝试进行研究。杂多酸类化合物是类很大的化合物族,呈现种立体网络式结构,比面积很大。钼钨两种氧化物具有作超大容量电容器电极材料的潜力。结合杂多酸类化合物的结构,磷钼杂多酸H3PM0l20,是作为电极材料的最佳选择a目前的部分研究工作就是围绕这类化合物进行的,同时,为了解决电极材料在强酸介质条件下不稳定的问,3313等使用杂多酸作为个电极,使用如,2作为电容器的另极,制成,12,4打比7札如0;120电容器,可逆比电容达到2Fg,比能量可达到37kJkg.具有较大的应用前景。这种方法也适用于其他在水溶液中化学性质不稳定的金属使用水系中性电解液研究还,1;等1=81将950的淬火到去离子水中,制得。0.0,并用水合物和乙炔黑混合制成作电极,在1溶液中比荇童可达350.

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