[發明專利]一種MnO2

有效

• 申請號: 202210535212.4
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115020113B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 趙磊;劉浩銳;楊娜娜;賀立群;劉馨
• 申請（專利權）人: 隴東學院
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/40;H01G11/46;H01G11/28;H01G11/86
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種MnOsubgt;2/subgt;柔性超級電容器電極材料，由MnOsubgt;2/subgt;顆粒分布在碳布表面構成，MnOsubgt;2/subgt;中存在Mnsupgt;2+/supgt;、Mnsupgt;3+/supgt;和Mnsupgt;4+/supgt;，其中Mnsupgt;4+/supgt;占比低于50%。本發明中通過改性后的在碳布纖維表面原位生長MnOsubgt;2/subgt;既提高MnOsubgt;2/subgt;電極材料的導電性，又改善電極材料在柔性碳布集流體上的粘附性，制備的MnOsubgt;2/subgt;電極材料同時具有Mnsupgt;2+/supgt;、Mnsupgt;3+/supgt;和Mnsupgt;4+/supgt;，且三者比例可調，通過但對于Mnsupgt;2+/supgt;和Mnsupgt;3+/supgt;的調控，不僅可以提供高的比容量，而且拓寬MnOsubgt;2/subgt;作為超級電容電極材料的工作電壓窗口。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，具體涉及一種MnO₂柔性超級電容器電極材料及其制備方法。

背景技術

隨著化石能源儲量減少和環境保護意識的增強，驅使人們不得不開發綠色和可持續能源。盡管太陽能、風能、核能，地熱能、海洋能等新能源的開發能夠有效的緩解當今社會的能源危機和環境污染問題，但是這些新能源的儲存和轉化卻是新能源高效開發面臨的重要課題。超級電容器由于具有傳統電池無法比擬的高功率密度、長循環壽命、無污染和高安全性等特點，有希望成為本世紀新型的綠色儲能器件。電極材料是超級電容器最為關鍵的部分，也是決定其性能的主要因素，因此開發具有優異性能的電極材料是超級電容器研究中最核心的課題。

根據公式E＝1/2CV²可知，超級電容器的能量密度(E)決定于電壓窗口(V)和比容量(C)，因此，電極材料的研究主要有兩個方面：一是增加電極材料的比容量；二是拓寬電極材料的電壓窗口。一些具有法拉第贗電容儲能機制的金屬氧化物電極材料通常能夠提較高的比容量，比如Co₃O₄、NiO、MoO₂和MnO₂。

其中MnO₂由于具有高的理論比容量(1370F?g^-1)、低的成本、環境友好性和豐富的儲量受到人們的特別青睞。但是MnO₂本身具有較差的導電性和不充分的電化學反應，導致所制備的電極材料實際比容量并不高。為了改善MnO₂電極材料的導電性、增加MnO₂柔性電極的比容量和拓寬電壓窗口是當前MnO₂電極材料所要追求的技術效果。

發明內容

本發明第一個目的在于提供一種Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺比例可調控的MnO₂柔性超級電容器電極材料。

本發明另一目的在于提供上述Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺比例可調控的MnO₂柔性超級電容器電極材料的制備方法，通過在改性后的柔性碳布原位生長MnO₂，實現Mn²⁺、Mn³⁺和Mn⁴⁺的分布，且通過比例調控，提高的電化學反應活性和工作電位窗口；從而增加MnO₂導電性和對柔性集流體的適應性。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種MnO₂柔性超級電容器電極材料，其特征在于：所述MnO₂柔性超級電容器電極材料由MnO₂顆粒分布在碳布表面構成，MnO₂中存在Mn²⁺、Mn³⁺和Mn⁴⁺，其中Mn⁴⁺占比低于50％。