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石墨烯?谁为超级电容器“杀手级”电极材料

2016-08-31 09:58来源:烯碳资讯关键词:石墨烯超级电容器电极材料收藏点赞

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二氧化锰材料


二氧化锰材料具有价格低廉、对环境友好以及电化学工作窗口宽(在水溶液体系中达到1 000 mV以上,与氧化钌电极材料相当)等显著优点。更重要的是,二氧化锰基超级电容器可以采用中性电解质溶液(如Na2SO4 水溶液、KCl 水溶液等),不像其它金属氧化物或碳基超级电容器必须采用强酸或强碱的电解质,这就使二氧化锰基超级电容器的组装及使用更加安全和方便。此外,将纳米技术应用于超级电容器电极材料领域,利用纳米二氧化锰电极材料高的比表面积、短的离子扩散距离和电子输运距离,可以大大提高其电化学活性。

1999年,Goodenough等人首次研究了无定型二氧化锰电极材料在超级电容器中的应用。他们采用共沉淀法制备出高比表面积的无定型二氧化锰材料(303 m2/g),在2 mol/L 的KCl 电解液中,比电容达203 F/g。

3复合材料作为超级电容器电极材料的研究进展

将复合材料用于超级电容器是近年来的研究热点,通过利用复合材料各组分之间的协同效应来提高超级电容器的综合性能。复合材料主要有碳/金属氧化物复合材料、碳/导电聚合物复合材料以及金属氧化物/导电聚合物复合材料等。针对碳材料(如石墨烯材料)比电容低的缺点,对其表面用具有大的法拉第赝电容的金属氧化物或者导电聚合物进行修饰,可使其比电容大幅度提高;而金属氧化物(如二氧化锰材料)的导电性通过复合后,其性能同样得到明显提高,同时还相应改善了功率特性。

石墨烯复合材料

Wang等人采用水热晶化法在石墨烯上制备出Ni(OH)2 纳米片,在1 mol/L的KOH电解液中,当恒流充放电电流密度为2.8 A/g 时,基于整个复合材料质量的比电容可达935 F/g,而基于Ni(OH)2质量的比电容则高达1 335 F/g(电位窗口为-0.05~0.45 V,参比电极为Ag/AgCl)。他们还研究了不同制备条件和石墨烯前体含量氧的差异对复合材料比电容的影响,当扫描速度为40 mV/s时,采用在石墨烯表面原位生长Ni(OH)2、石墨烯与Ni(OH)2 机械混合以及在氧化石墨烯表面上生长Ni(OH)2 等方法,制备出的复合材料的比电容分别为877 F/g、339 F/g 和297F/g。上述结果表明,高导电性的石墨烯有助于宏观团聚状Ni(OH)2 与集流体之间实现快速而有效的电荷输运,同时伴随着能量的快速存储和释放。

原标题:石墨烯、CNT、二氧化锰、谁将成为未来超级电容器“杀手级”的电极材料?
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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