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超级电容器是一种新型的优良储能器件,它具有高功率密度、高能量密度、高充放电效率、良好的可逆性、长循环寿命及无污染等特点。过渡金属氧化物如MnO<,2>、NiO<,2>和CO<,3>O<,4>具有良好的氧化还原准电容,表现出优异的电化学性能,因此近年来引起国内外科研工作者的广泛关注。
本文采用固相法和液相法制备了CO<,3>O<,4>超级电容器的电极材料,并对其进行了改性研究,同时考察了电解液对电极性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、差热(DTA)等手段对样品的结构进行了分析,通过循环伏安、恒流充放电对样品的电化学性能进行了测试。
采用固相法制备了CO<,3>O<,4>,考察煅烧温度和研磨时间对CO<,3>O<,4>电极电容性能的影响。结果表明,固相研磨2h,400℃下进行煅烧制备的CO<,3>O<,4>容量最大。CO<,3>O<,4>在1mol·L<-1>的KOH、LiOH和NaOH电解液中进行了电容性能测试。发现电解质阳离子对CO<,3>O<,4>赝电容特性和比容量的影响不大。CO<,3>O<,4>在不同浓度的KOH电解液中进行电化学性能测试,其中电解液浓度越大,比容量越大,在5.0mol·L<-1>KOH中比容量达到86.67F·g<-1>。
采用液相法,分别以草酸、碳酸钠和氢氧化钾为沉淀剂制备CO<,3>O<,4>电极材料,并考察电容性能。结果表明,以H<,2>C<,2>O<,4>为沉淀剂时,反应时间为3h,反应温度为50℃,煅烧温度为400℃时制备的CO<,3>O<,4>电极的比容量最高,在电流密度为5mA·cm<-2>时为81.72 F·g<-1>;以Na<,2>CO<,3>为沉淀剂时,反应时间为3h,反应温度为50℃,煅烧温度为300℃时制备的CO<,3>O<,4>电极的比容量最高,在电流密度为5mA·cm<-2>时为259.29 F·g<-1>:以KOH为沉淀剂时,煅烧温度为350℃,反应时间为3h,反应温度为50℃时制备的CO<,3>O<,4>电极的比容量最高,在电流密度为5mA·cm<-2>时为300.59 F·g<-1>。
应用化学共沉淀法制备的掺Al和掺La的CO<,3>O<,4>,X-射线衍射分析表明,掺杂均不改变CO<,3>O<,4>的晶型,当掺Al量为5%时,比容量最大,是纯CO<,3>O<,4>的1.64倍;当掺La量为3%时,比容量最大,是纯C的1.80倍。表明掺杂有利于提高电极比容量。