[發(fā)明專利]類米花球形二氧化錳超級電容器復(fù)合電極材料的合成方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611237685.7 | 申請日： | 2016-12-28 |
| 公開（公告）號： | CN106601496B | 公開（公告）日： | 2018-10-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊武;郭婧;郭昊;黃萍;史哲茹 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北師范大學(xué) |
| 主分類號： | H01G11/30 | 分類號： | H01G11/30;H01G11/24;H01G11/46;H01G11/44 |
| 代理公司： | 蘭州智和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201 | 代理人： | 張英荷 |
| 地址： | 730070 甘肅*** | 國省代碼： | 甘肅;62 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 類米花 球形 二氧化錳 超級 電容器 復(fù)合 電極 材料 合成 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種合成類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的方法，是將可溶性淀粉溶解于二次蒸餾水中，加入氧化劑和表面活性劑，磁力攪拌下使其充分反應(yīng)；再加入硝酸錳溶液繼續(xù)攪拌，直至溶液由透明變?yōu)闇\棕色最后形成深棕色的懸濁液，即得類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料，該材料形貌統(tǒng)一，分散均勻，結(jié)構(gòu)疏松，比表面積大；具有優(yōu)異的超電容性能，良好的循環(huán)穩(wěn)定性，較高的倍率性能和比電容值，是一種性能優(yōu)異的復(fù)合電極材料，在混合動力汽車、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，本發(fā)明原料廉價易得，成本低，制備工藝簡單，無任何有毒害的物質(zhì)參與反應(yīng)，更無有毒物質(zhì)排放，綠色環(huán)保。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的合成，尤其涉及一種類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的合成方法，屬于復(fù)合材料及超級電容器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，傳統(tǒng)的能源（煤炭、石油）消耗殆盡，且這些化石燃料不充分利用致使大量有害氣體釋放，對全球的環(huán)境及人類的健康造成巨大的威脅。因此，太陽能、風(fēng)能、潮汐能、核能、地?zé)崮艿刃履茉矗稍偕茉矗┦艿酱蠹覐V泛關(guān)注。同時，儲能裝置的改進與利用也迫在眉睫。超級電容器是介于蓄電池和傳統(tǒng)電容器之間的一種儲能裝置，既像蓄電池一樣，有高的能量密度，也保留了傳統(tǒng)電容器高功率密度這一優(yōu)點，這使得超級電容器在混合動力汽車，便攜式電子設(shè)備及備用電池等領(lǐng)域備受歡迎。
超級電容器根據(jù)儲能原理的不同，可以分為兩類：一類是雙電層電容器，一類是贗電容器。前者采用一系列碳材料為電容材料，如石墨烯、碳氣凝膠、碳納米管，其特點是有良好的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性，與贗電容器相比，比電容值偏低。后者采用過渡金屬氧化物/氫氧化物/硫化物以及導(dǎo)電聚合物為活性電極材料，其特點是有高的比電容值，但是缺點是，導(dǎo)電性差，穩(wěn)定性也較差。
眾所周知，RuO2開啟了金屬氧化物電極材料的研究先河，以其寬的電化學(xué)窗口，高的理論比電容值而出名，但缺點也比較突出，有毒性，昂貴且稀缺。在尋找良好的候選替代者時，MnO2印入人們眼簾，理論電容達到1233F·g-1，成本低，對環(huán)境友好，但難題也同時存在，實驗值遠低于理論值，導(dǎo)電性差，電子傳輸速率低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對MnO2比電容實驗值低，導(dǎo)電性差，循環(huán)穩(wěn)定性不佳等問題，提供一種導(dǎo)電性能優(yōu)異，循環(huán)穩(wěn)定性好，壽命長的MnO2復(fù)合電極材料——類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料；
本發(fā)明的另一目的是提供該類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的制備方法。
一、二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的制備
本發(fā)明合成類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的方法，是將可溶性淀粉溶解于二次蒸餾水中，加入氧化劑和表面活性劑，磁力攪拌下使其充分反應(yīng)；再加入硝酸錳溶液繼續(xù)攪拌，直至溶液由透明變?yōu)闇\棕色最后形成深棕色的懸濁液，即得類米花球形二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料，記為MnO2/C。
所述氧化劑為高錳酸鉀，氧化劑與可溶性淀粉的質(zhì)量比為1.58:1~4.74:1。
表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，表面活性劑與可溶性淀粉的質(zhì)量比為0.083:1~0.25:1。
硝酸錳溶液的濃度為0.1M，硝酸錳與可溶性淀粉的質(zhì)量比為1.19:1~3.58:1。
磁力攪拌的速度90~120r/min。
二、二氧化錳復(fù)合超級電容器電極材料的形貌
下面通過紅外光譜、X-射線衍射、掃描電鏡表征復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，用電化學(xué)工作站對其性能進行分析說明。
1、紅外測試
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