离心电沉积制备超级电容器正极材料MnO2/CNTs复合物

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MnO2和CNTs复合作为电化学电容器电极材料具有广阔的应用前景。但是二氧化锰存在电导率较低,充放电循环初期容量衰减严重并且循环稳定性差等缺点,这些缺点制约了它的进一步发展。碳纳米管的分散性差也是制约所制备复合物性能的一个重要因素。本文将超重力方法应用于电沉积过程来制备MnO2/CNTs复合物,通过超重力的作用来使二氧化锰和碳纳米管更好的复合,从而使其性能更加优异。同时通过对碳纳米管进行水热和湿磨处理来改善其分散性。对超重力状态下制备的复合物进行了研究,探索了离心电沉积过程中如沉积时间、电流密度等参数对复合物的影响。利用恒流充放电测试以及差热、比表面积、场发射扫描电镜(FE-SEM)等测试手段对材料进行了表征。实验得出水热最佳处理温度为100℃,此温度下复合物的性能和包覆情况是最好的,MnO2片层呈毛刺状均匀的包覆在碳纳米管上。超重力沉积时最佳条件:转速为3000转,溶液浓度为0.2mol/L,沉积时间50min。在最佳条件下复合物的TGA-DTA测试表明碳纳米管占复合物总质量的9%左右。比表面积测试测得复合物的比表面积为104.072m2/g。最佳条件下的放电比容量为277.34F/g,1000圈之后的放电比容量仍能保持初始容量的91.04%。湿磨处理时,当加入碳纳米管的比例不同时,复合物形貌和电化学性能均不同。当碳纳米管的含量占乙酸锰质量的3%时,复合物电化学性能和包覆情况是最好的,MnO2比较均匀的包覆在碳纳米管上,且厚度适中。超重力沉积时最佳条件:电流密度为5mA/cm2,时间为50min。最佳条件下复合物的TGA-DTA测试表明碳纳米管占复合物质量的40%左右。比表面积测试测得复合物的比表面积数值为124.63m2/g。最佳条件下的放电比容量为287.27F/g。
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