二氧化锰微米球制备及其于超级电容器的应用_王亮
二氧化锰基超级电容器电极材料的研究
二氧化锰基超级电容器电极材料的研究二氧化锰（MnO2）是一种常见的电化学活性材料，被广泛用于超级电容器（SC）的电极材料中。
与传统的电化学电容器相比，超级电容器具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命、良好的快速充放电性能等优点，因此在储能、电动车辆、航空航天领域等方面具有重要的应用潜力。
本文将综述二氧化锰基超级电容器电极材料的研究进展，并探讨其在超级电容器领域的应用前景。
首先，二氧化锰作为一种廉价、环保的材料，具有较高的比电容和电导率，因而被广泛应用于超级电容器的电极材料中。
在二氧化锰基超级电容器中，二氧化锰以纳米颗粒或微米颗粒的形式存在，通过形成三维结构或负载在其他材料上，以提高电容器的性能。
研究表明，合适的制备方法、合适的结构设计和合适的掺杂方式可以显著改善二氧化锰电极的电化学性能。
其次，研究人员通过控制二氧化锰的晶体结构、形貌和掺杂元素的种类和浓度来调控其电化学性能。
例如，通过控制二氧化锰晶体的晶粒形貌和尺寸，可以显著提高其比表面积，从而提高电极的电容性能。
此外，掺杂其他金属或非金属元素（如钨、镁、铁等）可以调节二氧化锰的电化学反应速率和电导率，从而提高电化学性能。
同时，为了克服二氧化锰在长周期充放电过程中的体积变化问题，研究人员还设计了一系列核壳结构或杂化结构的二氧化锰电极材料。
核壳结构包括将二氧化锰包裹在碳纳米管或金属氧化物纳米颗粒中，以提高二氧化锰的结构稳定性和电容性能。
同时，将二氧化锰与其他电化学活性材料（如石墨烯、氧化钼等）形成杂化结构，可以进一步提高电极的电化学性能。
然而，二氧化锰基超级电容器电极材料仍然面临一些挑战。
首先，二氧化锰电极的循环稳定性较差，容易受到温度、湿度和电压等因素的影响。
其次，在高功率密度和长循环寿命要求下，二氧化锰电极的容量衰减问题尚未得到有效解决。
因此，未来的研究应该集中在改善二氧化锰电极的循环稳定性和容量保持率，开发更加合适的制备方法和结构设计。
综上所述，二氧化锰基超级电容器电极材料的研究已经取得了很大的进展，通过合适的结构设计、掺杂策略和核壳结构设计，可以显著提高二氧化锰电极的电化学性能。
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究 ppt课件
泡沫镍
铂电极
设备
银丝 中速滤纸
甘汞电极 无水硫酸钠
电化学工作站 电子天平 电热恒温鼓风干燥箱 磁力搅拌器 粉末压片机
水热法制备纳米MnO2
• KMnO4 0.237 g， MnSO4·H2O为0.381g
• 溶解于30 ml的超纯水中 室温下中速搅拌1h
•一边快速搅拌 KMnO4溶液，一 边向其中缓缓倒入 MnSO4溶液 •继续搅拌1h使反应 充分进行 •之后将悬浮液转入 100mI的水热反应 釜聚四氟乙烯里衬 中；140℃下恒温 热处理4h后取出;
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化 学特性研究
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的 制备及电化学特性研究
CONTENTS
01 Part One 二氧化锰电极工作原理 02 Part Two 二氧化锰电极的制备方法 03 Part Three 电化学性能测试 04 Part Four 参考文献
•使用超纯水和酒精对反 应釜中样品进行抽滤， 直至滤液中无SO42-为 止； •80℃下干燥12小时， 得到干燥的褐色粉末， 使用玛瑙研钵进行研磨 1h制得纳米MnO2粉末
电极的制备方法
MnO2粉末、乙炔黑和 聚四氟乙烯(PTFE)= 70: 20:10，倒入玛瑙 研钵中，加入适量超纯 水之后研磨1h以上，直 至得到混合浆状物质
2. Wu N L. Nanocrystalline oxide supercapacitors. Materiat Chemistry and Physics,2002,75(1):6-11 3. Wang Y GSZhang X G. Preparation and electrochemical capacitance of RuO2/TiO2 nanotubes
MnO2
超级电容器电极材料研究汪形艳,王先友,黄伟国摘要:超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的贮能元件。
介绍了超级电容器的性能优点、工作原理、应用前景,并详细综述了碳素材料、过渡金属氧化物、导电聚合物3 类超级电容器电极材料的研究进展。
关键词:超级电容器; 双电层电容器; 法拉第准电容器; 电极材料超级电容器电极材料的制备与性能研究谢慰, 张海燕, 陈易明, 陈列春摘要:采用液相沉淀法制备出纳米棒状MnO2 材料,循环伏安测试表明,所制备的MnO2 电极材料具有良好的电容特性和较高的比电容量；循环充放电测试显示样品具有理想的循环充放电特性。
关键词:超级电容器; MnO2 ; 比容量超级电容器隔膜材料的制备与研究杨惠,张密林,陈野摘要:采用溶胶- 凝胶法制备了纳米MnO2 ,同时制备了琼脂膜隔膜材料,并分别以琼脂膜和隔膜纸为隔膜材料组装成电容器,进行恒流充放电测试。
结果表明,应用琼脂膜的超级电容器的性能优良,与隔膜纸的相比,电容容量提高了69% ,充放电效率提高了11%。
关键词:超级电容器;琼脂膜;纳米MnO2纳米MnO2超级电容器电解液性能研究张密林，杨晨，陈野，薛云摘要：利用溶胶凝胶法制备纳米MnO2，由该样品制成的电极在(NH4)2SO4电解液中表现出良好的电容性能：考虑到(NH4)2SO4溶液对集流体泡沫镍的腐蚀，开展了向(NH4)2SO4溶液中加入添加剂(Na2SO4、K2SO4、MgSO4)以减缓(NH4)2SO4对泡沫镍腐蚀的研究，研究了添加剂的添加量和电解液的摩尔浓度对MgSO4电极的电化学性能和对泡沫镍的腐蚀程度的影响。
发现采用MgSO 的摩尔百分含量为50％、电解液的摩尔浓度【以(NH4)2SO4+添加剂的摩尔浓度计1为0．5 mol·L 的电解液基本上不降低MnO2 电极的电化学性能，却大幅降低对泡沫镍的腐蚀程度。
关键词：超级电容器；纳米MnO2：；电解液纳米MnO2超级电容器性能研究张密林，陈野，韩莹，冯杨柳摘要：采用液相反应制备了纤维状纳米MnO2，X射线衍射分析表明：产物是Q—MnO2 和7一MnO2组成的混合晶相。
MnO2的制备及其在电化学电容器中的应用
354
1.0
过 程 工 程 学 报
1.0
(a) Current density 62.5 mA/g
3卷
(b) Current density 500 mA/g
0.8 Voltage (V) 0.6 0.4 0.2 0.0 0 50
1 2 3 4
#
0.8 Voltage (V) 0.6 0.4 0.2 0.0
0.2
0.4
0.6
-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 Voltage (V)
Voltage (V)
Voltage (V)
图 2 样品 A, B 及活性炭循环伏安曲线 Fig.2 Cyclic voltammetries of samples A, B and active carbon (scan rate 1 mV/s, vs. Hg/HgO electrode)
−
(1) (2) (3)
[9]
− / MnO =0.588 V， 在碱性条件下， 标准电势ϕ MnO4 ϕ MnO2 / Mn(OH)2=−0.05 V， ϕ Mn(OH)3 / Mn(OH)2=−0.10 V . 2
4期
唐致远等： MnO2 的制备及其在电化学电容器中的应用
3Байду номын сангаас3
由标准电势值可知， 在溶液中有可能将 Mn(OH)2 氧化为 MnO2 或 Mn(OH)3， 或两种共存. 由图 1(a) 可见，第 2 和第 3 强峰的衍射角与图 1(b)的第 1 和第 2 强峰的衍射角很接近，同时图 1(a)的第 1 强峰在图 1(b)中又未出现，由此可断定图 1(a)物相分析有可能是两种物质的混合物，即 MnO2 和 MnOOH 的共生物. SEM 照片显示两样品粒径均在 110 nm 左右。 3.2 材料循环伏安特性 由图 2(a)和 2(b)可知，两样品具有静电电容器的特征，循环伏安曲线呈近似矩形，循环伏安 特性较接近. 在相同的线性扫描速度下，样品 B 比 A 具有更大的充放电电流和电容，其氧化峰比 A 样品更明显，峰电流更大，说明 MnOOH 的电化学活性比 MnO2 的差. 图 2(c)为活性炭线性扫描曲线，在−0.50∼+0.30 V 电位范围内具有较好的电容特性，活性炭做 负极与 MnO2 组成混合型电容器可提高工作电压. 对称型电容器工作电压窗口可达 0.7 V，混合型 电容器工作电压窗口达到 0.9 V 以上.
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究
关键词：超级电容器，二氧化锰，电化学，比容量
Abstract
Asintermediate systems between conventional capacitors andbatteries,supercapacitorshave many advantages. While batterieshave higher energy densitythan supercapacitors, they deliver less power. Supercapacitors can store higher energydensity with lessdelivered power compared to conventional capacitors.Supercapacitors have achieved much attention in many fields, such asmobiletelecommunication,informationtechnology,consumerelectronics,aviation&aerospace, military force and so on.Supercapacitorsareattracting more andmore attentionthroughout the world.
二氧化锰微粒的制备与应用
2019年11月二氧化锰微粒的制备与应用范云洁（嘉兴学院，浙江嘉兴314000）摘要：二氧化锰(MnO 2)微粒是实验室中常见的催化剂，如今在电化学方面应用十分广泛可以用来制作超级电容器，还可以利用其吸附性，用于水体中某些污染元素的吸附剂等，用途广泛，清洁有效。
文章简要介绍了二氧化锰微粒一些制备方法及其应用。
关键词：二氧化锰；微粒制备方法；应用二氧化锰微粒(MnO 2)是最具吸引力的无机材料之一，外观是褐色粉末，也是一种较复杂氧化物，结构并不单一存在多种晶型如α-Mn O 2、γ-Mn O 2、β-Mn O 2、δ-Mn O 2、ε-Mn O 2、λ-Mn O 2。
二氧化锰还廉价，有很高的理论比电容，其资源丰富易得到，不伤害环境，它的制备工艺较为简单且具有良好电化学性能。
所以它可作为超级电容器的电极材料，目前当做原料来说利用率极高。
1二氧化锰微粒的制备方法现有的制备二氧化锰微粒的方法有很多，比如主要有溶胶凝胶法，电解法，固相法，水热法，化学沉淀法等。
本文针对较为常见的方法以下介绍固相法、溶胶凝胶法与水热法[1]。
1.1固相方法化学固相法原理简单主要是应用化学固相法制备，将固体反应物混合,通过高速球磨方法在经过处理后制备纳米级的二氧化锰。
根据制备时温度可将其分为低温、高温固相法。
低温固相法是在室温或低温下,固体反应物经过混合、研磨、离心、焙烧等物理步骤制备而成。
分为直接反应法，前驱体法、，氧化法和添加分散剂法。
高温固相法比较适用于热力学稳定化合物,因其在高温下不容易得到MnO 2会使MnO 2失氧而变为低价态。
1.2溶胶凝胶法溶胶凝胶法可以说是20世纪60年代发展起来，一直是用于制备玻璃、陶瓷等无机材料的新工艺。
这种方法对于制备非晶型材料特别重要，包括了金属醇盐和非醇盐两种方法。
醇盐法是先制取得到醇盐，再将醇盐制成溶胶接着对溶胶进行催化干燥等后处理，最终制得纳米MnO 2。
但由于对此方法的不够全面了解，最终还是较常用非醇盐方法[2]。
基于超级电容器用的纳米二氧化锰的制备及性能研究
基于超级电容器用的纳米二氧化锰的制备及性能研究超级电容器以其高功率密度、长使用寿命和快充放电速度等优点被广泛用于混合电动汽车和便携式电子设备,已成为近年来的研究热点。
二氧化锰因具有高的理论比电容(1370 Fg-1)、资源丰富、价格低廉、环境友好等优点引起了人们的广泛关注,并被认为是最具发展潜力的超级电容器用过渡金属氧化物。
本文主要采用水热合成法制备一系列纳米二氧化锰电极材料。
采用SEM、XRD、BET、循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等方法对所制备材料的结构和电化学性能进行了表征。
主要研究内容如下所示：1.以KMnO4为锰源,以MnSO4为还原剂,在不使用任何表面活性剂的前提下,采用水热合成法通过改变反应物浓度可控合成了多枝状和长度可控的纳米棒等不同形貌的α-MnO2。
研究了反应物浓度和反应时间对产物的晶体结构和形貌的影响。
采用循环伏安法和恒电流充放电测试对多枝状α-MnO2进行电化学性能测试,在1 M的Na2SO4溶液中,电流密度为2Ag-1时,多枝状α-MnO2的比电容为182 F g-1,该电极材料同时具有良好的倍率性能和循环稳定性。
2.通过高锰酸钾和硫酸锰在水热合成的条件下反应制备了沉积在石墨棒上的α-MnO2薄膜电极。
研究结果表明α-MnO2纳米棒均匀的沉积在石墨棒上。
这些纳米棒相互连接而形成的多孔纳米结构有利于电解液渗透到材料内部、可提供快速的电子传输通道和缩短电子和离子在二氧化锰中的扩散距离。
电化学性能测试表明,α-MnO2纳米棒薄膜电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性,在2Ag-1的电流密度下循环2000次后,容量的衰减仅为2%,在1 M 的Na2SO4溶液中,电流密度为1 Ag-1时,该电极材料的比电容为229 F g-1。
3.采用水热合成法制备了生长在碳纸上的多孔二氧化锰纳米线网状结构的薄膜电极(α-MnO2/CFP)作为集流体的高导电性的CFP网状结构可以为快速的氧化还原反应提供理想的电子传输通道。
《二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备与应用》范文
《二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备与应用》篇一一、引言随着科技的飞速发展，能源存储技术成为了当今研究的热点。
超级电容器作为一种新型的储能器件，因其高功率密度、快速充放电能力以及长寿命等优点，受到了广泛关注。
其中，二氧化锰基纳米材料因其独特的物理化学性质，在超级电容器领域展现出巨大的应用潜力。
本文将重点探讨二氧化锰基纳米材料的制备方法、性能及其在超级电容器中的应用。
二、二氧化锰基纳米材料的制备二氧化锰基纳米材料的制备方法多种多样，主要包括化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。
其中，水热法因其操作简便、成本低廉、产物纯度高等优点，成为了制备二氧化锰基纳米材料的一种常用方法。
水热法制备二氧化锰基纳米材料的过程大致如下：首先，将所需的原料按照一定比例混合，加入适量的溶剂，在高温高压的条件下进行反应。
反应完成后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到二氧化锰基纳米材料的前驱体。
最后，对前驱体进行热处理，得到所需的二氧化锰基纳米材料。
三、二氧化锰基纳米材料的性能二氧化锰基纳米材料具有高比表面积、良好的导电性以及优异的电化学性能。
其作为超级电容器的电极材料，具有较高的比电容、良好的循环稳定性和快速充放电能力。
此外，二氧化锰基纳米材料还具有原料丰富、成本低廉等优点，使其在超级电容器领域具有广泛的应用前景。
四、二氧化锰基纳米材料在超级电容器中的应用二氧化锰基纳米材料在超级电容器中的应用主要表现在其作为电极材料的优异性能。
通过将二氧化锰基纳米材料与导电剂、粘结剂等混合，制备成电极浆料，涂布在集流体上，即可得到超级电容器的电极。
在超级电容器中，二氧化锰基纳米材料主要通过双电层电容和赝电容效应来存储能量。
其高比表面积和良好的导电性使得电极在充放电过程中能够快速地存储和释放能量。
此外，通过优化电极的制备工艺和调整电解液的组成，可以进一步提高二氧化锰基纳米材料在超级电容器中的性能。
五、结论综上所述，二氧化锰基纳米材料因其独特的物理化学性质和优异的电化学性能，在超级电容器领域展现出巨大的应用潜力。
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第15卷 第4期2009年11月电化学E L E C T R O C H E M I S T R YV o l.15 N o.4N o v.2009文章编号:1006-3471(2009)04-0441-04二氧化锰微米球制备及其于超级电容器的应用王 亮,刘贵昌,施志聪＊(大连理工大学化工学院,精细化工国家重点实验室,辽宁大连116012)摘要: 利用K M n O4氧化M n C O3微米球前躯体制备M n O2微米球.X射线衍射(X R D)、扫描电子显微镜(S E M)、循环伏安(C V)法等测试表明:该M n O2微米球由弱结晶α-M n O2构成,粒径为0.5～2μm.测试样品的M n O2微米球载量为5m g·c m-2时,在2m o l·L-1(N H4)2S O4溶液中表现出良好的电容性能:其于2m V·s-1的扫速下比电容达到了135.6F·g-1;即使是100m V·s-1的高扫速,比电容仍保持为118.8F·g-1.500次循环过程中充放电效率保持在87.8%以上.第500次循环的比电容为110.5F·g-1.关键词: 二氧化锰;微米球;循环伏安;超级电容器;团聚体中图分类号: O646;T M911文献标识码: A 目前超级电容器研究主要集中于低负载量电极,活性物质的载量在几微克至几十微克.电极在此状态下有较高的比电容,而负载量过高则电极比电容急剧下降.N.N a g a r a j a n等[1]采用壳聚糖制备纳米M n O2,活性物负载量由50μg·c m-2增至200μg·c m-2,比电容由400F·g-1降至177F·g-1. J.N.B r o u g h t o n等[2]研究超级电容器的活性物负载量由100μg·c m-2增至4m g·c m-2时,比电容由220F·g-1急剧降至50F·g-1.最近,E.B e a u d r o u e t等[3]对负载量20～30m g的研究表明,比电容与材料晶形、组成和B E T比表面关系较小,而与晶体尺寸和表面形貌密切相关;0.5～1μm M n O2微米球组成团聚体呈现最好比电容,2m V·s-1扫描速率比电容达112F·g-1,而10m V·s-1扫描速率比电容仅为45F·g-1.本文由M nC O3前躯体合成粒径均一、规则的M n O2微米球,并探讨高扫速该电极具有良好电容性能的原因.1 实验方法1.1 材 料碳酸锰前驱体制备:硫酸锰5.915g和碳酸氢铵13.925g,分别溶于300m L去离子水中,均匀分散,在室温、磁力搅拌下,把碳酸氢铵溶液加入到硫酸锰溶液中,溶液成乳白色.继续搅拌(3h),过滤得白色固体.去离子水多次洗涤,除杂质.干燥(真空干燥箱c a.0.09M P a60℃)6h得碳酸锰微球前躯体.二氧化锰微米球:于碳酸锰前驱体中加500 m L0.05m o l·L-1高锰酸钾溶液反应(2h),过滤,洗涤.将所得的固体加200m L2m o l·L-1硫酸反应(10h)、过滤、洗涤.干燥(真空干燥箱c a.0.09 M P a60℃)6h即得二氧化锰微米球.尔后材料于180℃热处理(4h).反应式:M n S O4+N H4H C O3=M n C O3↑+N H4H S O4(1)3M n C O3+2K M n O4=M n O2+K2C O3+2C O2←(2)M n C O3+H2S O4=M n S O4+C O2←+H2O(3) 1.2 电 极将M n O2与乙炔黑、聚四氟乙烯(P T F E)按70∶25∶5(b y m a s s)与少量无水乙醇混匀,辊压制片,再压于泡沫镍,干燥(60℃)4h,压制(12M P a)成电极.干燥(真空干燥箱c a.0.09M P a,120℃)8h,负收稿日期:2009-03-02,修订日期:2009-03-23 ＊通讯作者,T e l:(86-411)39893938,E-m a i l:z c s h i@d l u t.e d u.c n·442 ·电 化 学2009年载量约5m g ·c m -2,参比电极为饱和甘汞电极(S C E ),辅助电极为铂丝,组成三电极体系.1.3 仪 器使用全自动D /m a x 2400型X 射线衍射仪(C u K α辐射,λ=0.154056n m ,石墨单色器)分析二氧化锰物相,扫描范围10°～90°,扫描速率8°/m i n ,电压50k V ,电流150m A .J S M -5600L V 型扫描电子显微镜(日本J E O L 电子公司)观察材料形貌.循环伏安测试使用C H I 660B 电化学工作站(上海辰华).2 结果与讨论2.1 X R D 谱图与形貌分析图1示出M n O 2微米球X R D 谱图.从图看出,在2θ为12°、38°、42°、57°、66°有明显宽化的衍射峰,根据文献[4]可知,该制备的材料为结晶性较差的α-M n O 2.尽管它的[2×2]隧道结构稳定性相对较差,易坍塌,但与其它晶型的M n O 2相比,弱结晶α-M n O 2具有最大的比表面积,在低扫描速率(2m V ·s -1)下表现出最好的比电容. 图1 M n O 2微米球的XR D 图谱 F i g .1 X R Dp a t t e r n o f t h eM n O 2mi c r o s p h e r e s 图2示出M n C O 3和M n O 2的S E M 照片.可看出,M n C O 3前躯体呈球形,表面光滑,粒径为0.5～2μm (a );M n O 2呈不完全规则的球形,粒径与M n -C O 3前躯体相近,球体表面粗糙(b ～d ).M n O 2微米球会发生团聚,团聚体直径10μm (c ).壳状M n O 2颗粒存在残留M n C O 3,导致M n O 2微球结构坍塌,呈现部分壳状结构(d ). 图2 M n C O 3前躯体及M n O 2微球材料的S E M 照片 F i g .2 S E M m i c r o g r a p h so ft h e M n C O 3pr o c u r s o ra n d M n O 2mi c r o s p h e r e s a .M n C O 3p r e c u r s o r ,b .M n O 2m i c r o s p h e r e s (n o t r e m o v e dM n C O 3),c .a g g l o m e r a t eo f M n O 2m i -c r o s p h e r e s ,d .M n O 2m i c r o s p h e r e a n d s h e l l s t r u c t u r e2.2 循环伏安曲线图3示出二氧化锰电极在2m o l ·L -1硫酸铵电解液中循环伏安曲线.如图可见,伏安曲线呈现出方形对称形状,无氧化还原峰.该电极能以恒速充放电;它与电解液之间的电荷交换乃以恒速进行,有良好的可逆性. 图3 二氧化锰电极循环伏安曲线 F i g .3 C V s o f t h e M n O 2el e c t r o d e e l e c t r o l y t e :2m o l ·L -1(N H 4)2S O 4s o l u t i o n ,s w e e p r a t e s /m V ·s -1:2,5,10,50,100表1列出由图3得到的充放电容量、充放电效率和容量保持率.如表,虽然比电容随扫描速率的增加而减小,但当扫描速率由2m V ·s -1增至100第4期王 亮等:二氧化锰微米球制备及其于超级电容器的应用·443 ·m V·s-1时,比电容仅衰减12.4%,比电容值仍保持在118.8F·g-1,这说明在高扫速下M n O2微米球仍有较高的比电容、很好的大电流充放性能.表1 二氧化锰电极的比电容、充放电效率和容量保持率T a b.1 S p e c i f i c c a p a c i t a n c e,c o u l u m b i c e f f i c i e n c ya n dr e t e n t i o n o f t h e M n O2e l e c t r o d eS c a n r a t e/ m V·s-1C h a r g es p e c i f i cc a p a c i t a n c e/F·g-1D i s c h a r g es p e c i f i cc a p a c i t a n c e/F·g-1C o u l u m b i ce f f i c i e n c y/%C a p a c i t a n c er e t e n t i o n/%2150.7135.690.01005141.6131.993.197.310133.2128.696.594.850130.8122.093.390.0100126.7118.893.887.6J.B.G o o d e n o u g h和T.B r o u s s e等认为在充放电过程中,系通过电解液的阳离子在二氧化锰电极表面吸脱附进行电荷的存储[5-8],即(M n O2)s u r f a c e+C++e-=(M n O2-C+)s u r f a c e(4)式中C+代表H+、L i+、N a+、K+.质子在M n O2晶格中的扩散速率非常小,氧化还原反应速率很慢.高扫描速率下,电极过程受到扩散控制,电解液中的阳离子很难进入到M n O2电极的微孔及材料微小缝隙,导致M n O2利用率下降,比电容降低[7].但如M n O2微米球存在一定量的壳状颗粒,则因电解液接触到的活性物质的面积增大,故在较高的扫描速率下电极也能呈现出优异的性能.图4示出二氧化锰电极充放电比电容和充放电效率曲线.可以看出,充放电容量先随循环次数的增加而增大,然后减小,充电容量在350次左右达到最大值128.3F·g-1,放电容量在50次左右达到最大值115.3F·g-1,50～250次几乎没有衰减,250次后逐渐下降,第500次的放电比电容为110.5F·g-1.充放电效率随扫描次数的增加而减少,在500次循环过程中,充放电效率仍保持在87.8%,说明电极活性物质在较高扫速下仍有良好充放寿命. 图4 二氧化锰电极的充放电比电容(a,b)和充放电效率(c) F i g.4 C h a r g e-d i s c h a r g es p e c i f i cc a p a c i t a n c e(a,b)a n dc o u l u m b i ce f f i c i e n c y(c)o f M n O2e l e c t r o d ee l e c t r o l y t e:2m o l·L-1(N H4)2S O4s o l u t i o n,s w e e pr a t e:50m V·s-13 结 论由前躯体M n C O3微米球制备的M n O2微米球,其高负载量电极仍有良好的电容性能和高活性利用率.在50m V·s-1扫描速率下,第500次循环M n O2电极放电比电容达110.5F·g-1,充放电效率为87.8%.参考文献(R e f e r e n c e s):[1] N a g a r a j a nN,C h e o n g M,Z h i t o m i r s k yI.E l e c t r o c h e m i-c a l c a p a c i t a n c eo f M nxf i l m[J].M a t e r i a l sC h e m i s t r ya n dP h y s i c s,2007,103:47-53.[2] B r o u g h t o n J N,B r e t t M J.V a r i a t i o n s i nM n O2e l e c t r o-d e p o s i t i o nf o r e l e c t r o c h e m i c a l c a p a c i t o r s[J].E l e c t r o-c h i m i c a A c t a,2005,50:4814-4819.[3] B e a u d r o u e t E,L e G a l L a S a l l e A,G u y o m a r d D.N a n o-s t r u c t u r e dm a n g a n e s e d i o x i d e s:s y n t h e s i s a n d p r o p e r t i e sa s s u p e r c a p a c i t o r e l e c t r o d e m a t e r i a l s[J].E l e c t r o c h i m i-c a A c t a,2009,54:1240-1248.[4] D e v a r a j S,M u n i c h a n d r a i a h N.E f f e c t o f c r y s t a l l o g r a p h i cs t r u c t u r eo fM n O2o n i t se l e c t r o c h e m i c a lc a p a c i t a n c e p r o p e r t i e s[J].J P h y s C h e 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T h e r e s u l t s s h o wt h a t M n O2w a s i n a p o o r l y c r y s t a l l i n e s t a t e w i t hα-c r y s t a l l o g r a p h i c f o r m,t h e s i z e o f m i c r o s p h e r e s t y p i c a l l y r a n g e d f r o m0.5t o2μm.L o a d i n g5m g·c m-2M n O2m i c r o s p h e r e s h a d e x c e l l e n t c a p a c i t a n c e b e h a v i o r s i n2m o l·L-1(N H4)2S O4s o l u t i o n.T h e s p e c i f i c c a p a c i t a n c e w a s135.6F·g-1w i t h t h e s c a nr a t e a t2m V·s-1,a n d118.8F·g-1w i t h t h e l a r g e s c a n r a t e a t100m V/s.C o u l u m b i c e f f i c i e n c y w a s s t i l l a b o v e87.8%i n t h e500c y c l e s,a n d t h e s p e c i f i c c a p a c i t a n c e o f t h e500t h c y c l e w a s110.5F·g-1.K e y w o r d s:d i o x i d e m a n g a n e s e;m i c r o s p h e r e;c y c l i c v o l t a m m e t r y;s u p e r c a p a c i t o r;a g g l o m e r a t e。