Y摻雜ZrO2包覆MnO2材料及用于超級電容器的研究.pdf

1、隨著化石燃料的消耗與瀕臨枯竭，環(huán)境問題和能源危機已經引起世界各國的極大關注。能源對國民經濟發(fā)展有著至關重要的作用，因此尋找可持續(xù)清潔能源成為世界各國經濟發(fā)展中的重中之重。能源存儲技術作為連接能源與能源多方式使用的橋梁，已經引起全世界科研工作者的關注。超級電容器作為一種新的能源存儲方式，具有功率密度大、使用壽命長等優(yōu)點，日益受到人們的青睞。二氧化錳作為贗電容型超級電容器電極的一種材料，具有成本低、對環(huán)境無害、理論比容量高等優(yōu)點，但是材料本

2、身導電性差，在循環(huán)過程中不穩(wěn)定。本文首次制備了Y摻雜的ZrO2包覆MnO2材料，作為超級電容器的電極材料，并對電極的充放電性能、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象，選用ZrOCl2·8H2O與Y(NO3)3·6H2O作為原料進行包覆。通過單因素實驗研究了氧氯化鋯用量、煅燒溫度、CTAB濃度、包覆反應時間、釔的摻雜用量、電極壓片壓力等工藝條件對二氧化錳比容量的影響。測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，包覆反應時間為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，對包覆后的電極進行恒流充放電測試，循環(huán)充放電100次后結果表明:Y-ZrO2@MnO2電極循環(huán)100次后的比容量相對于第一次的比容量僅下降了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，但是響應電流明顯小于1次的。這些研究表明，對二氧化錳進行無機層包覆后，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驗室常見的電解質配制了六種電解液，實驗測試結果發(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)，這些結果表明集流體一定要與電解液匹配，否則集流體會發(fā)生腐蝕。
　　最后利用