Y摻雜ZrO2包覆MnO2材料及用于超級(jí)電容器的研究.pdf

1、隨著化石燃料的消耗與瀕臨枯竭，環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)已經(jīng)引起世界各國(guó)的極大關(guān)注。能源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，因此尋找可持續(xù)清潔能源成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重中之重。能源存儲(chǔ)技術(shù)作為連接能源與能源多方式使用的橋梁，已經(jīng)引起全世界科研工作者的關(guān)注。超級(jí)電容器作為一種新的能源存儲(chǔ)方式，具有功率密度大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的青睞。二氧化錳作為贗電容型超級(jí)電容器電極的一種材料，具有成本低、對(duì)環(huán)境無(wú)害、理論比容量高等優(yōu)點(diǎn)，但是材料本

2、身導(dǎo)電性差，在循環(huán)過(guò)程中不穩(wěn)定。本文首次制備了Y摻雜的ZrO2包覆MnO2材料，作為超級(jí)電容器的電極材料，并對(duì)電極的充放電性能、循環(huán)伏安性能、交流阻抗性能做了系統(tǒng)的研究。
　　本文以二氧化錳作為包覆對(duì)象，選用ZrOCl2·8H2O與Y(NO3)3·6H2O作為原料進(jìn)行包覆。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)研究了氧氯化鋯用量、煅燒溫度、CTAB濃度、包覆反應(yīng)時(shí)間、釔的摻雜用量、電極壓片壓力等工藝條件對(duì)二氧化錳比容量的影響。測(cè)試得到的最佳工藝條件:氧氯

3、化鋯用量為0.6171g，煅燒溫度為450℃，CTAB濃度為7mmol/L，包覆反應(yīng)時(shí)間為3h，釔的摻雜用量為5％(vs氧氯化鋯用量，mol％)，壓片壓力為10MPa。
　　然后，對(duì)包覆后的電極進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，循環(huán)充放電100次后結(jié)果表明:Y-ZrO2@MnO2電極循環(huán)100次后的比容量相對(duì)于第一次的比容量?jī)H下降了7％左右，而純MnO2電極循環(huán)100后的比容量下降了30％以上;同樣循環(huán)100次的純MnO2電極循環(huán)伏安曲線雖然保

4、持了矩形形狀，但是響應(yīng)電流明顯小于1次的。這些研究表明，對(duì)二氧化錳進(jìn)行無(wú)機(jī)層包覆后，電極的循環(huán)穩(wěn)定性得到了明顯地提高。本文還選用了六種實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的電解質(zhì)配制了六種電解液，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，泡沫鎳集流體在含Cl的電解液中穩(wěn)定電位窗口在-0.6～0.4 V(vs SCE)，而在Na2SO4溶液與K2SO4溶液中的穩(wěn)定電位窗口在-0.2～0.8V(vs SCE)，這些結(jié)果表明集流體一定要與電解液匹配，否則集流體會(huì)發(fā)生腐蝕。
　　最后利用