超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法
2023-07-26 16:38:41 3
專利名稱：超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法
技術領域：
本發明涉及一種超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法。
背景技術：
超級電容器作為新型清潔能源元件，具有非常廣泛的應用領域和巨大的潛在市 場，也受到各國政府和企業的廣泛關注。根據儲能原理的不同，超級電容器可以分為雙電層 電容器和贗電容器，贗電容器的電極材料有金屬氧化物和導電聚合物兩類。氧化錳作為賤 金屬氧化物在用做超級電容器電極材料上有比較好的性能。本方法相對於水熱法、液相法 及溶膠-凝膠法能製備出粒度更小、比表面積更大的氧化錳，用於製作超級電容器電極具 有優異的性能。目前沒有使用溶劑熱法製備MnO2作為超級電容器材料的報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法，該 方法先將KMn04溶於丙酮，在丙酮溶液中與無水乙醇或甲醇、甲醛等還原劑在溶劑熱條件 下發生反應，通過控制反應物的濃度、反應時間及反應溫度製備合適超級電容器電極的氧 化錳材料。本發明是這樣來實現的，其特徵是方法步驟為先將KMn04溶於丙酮溶液，待全部 溶解後，按氧化劑和還原劑的摩爾比1 0.5-5的比例加入無水乙醇、甲醇或甲醛，氧化劑 為KMn04，充分攪拌30min後轉移至高壓釜中，將高壓釜放入80_170°C鼓風乾燥箱中，在基 於丙酮溶液的溶劑熱環境下恆溫6-24h之後自然降溫，待冷卻後洗滌、過濾、乾燥，研磨後 得到超級電容器氧化錳電極材料。本發明的優點是製備的氧化錳具有粒度小、比表面積高等特點。
圖1為實施例1氧化錳材料的SEM照片。圖2為實施例1氧化錳材料製備的超級電容器電極的充放電曲線。圖3為實施例2氧化錳材料的XRD圖譜。圖4為實施例2氧化錳材料製備的超級電容器電極的循環伏安曲線。圖5為實施例2氧化錳材料製備的超級電容器電極的充放電曲線。
具體實施例方式實施例1先將0.02mol KMnO4溶於IOOmL丙酮溶液，待全部溶解後，按摩爾比1 1的比例 加入無水乙醇，充分攪拌30min後轉移至高壓釜中，將高壓釜放入90°C鼓風乾燥箱中，在基 於丙酮溶液的溶劑熱環境下恆溫IOh之後自然降溫，待冷卻後洗滌、過濾、乾燥，研磨後得 到超級電容器氧化錳電極材料。圖1為該氧化錳材料的SEM照片，從照片中可以看出氧化錳顆粒很小，直徑範圍在10-30nm。由於粒徑很小，表面活性很大，所以團聚現象比較明顯。氧化錳電極的製備將氧化錳、碳黑及聚四氟乙烯乳液按質量比65 30 5的 比例混合均勻，調成漿狀，並均勻塗敷在泡沫鎳上，用粉末壓片機用15MPa壓力壓成片，再 將電極片放入120°C真空乾燥箱真空乾燥24小時。以飽和甘汞電極為參比電極，以2X2cm 鉬片電極為對電極，電解液為IM(NH4)2SO4溶液，在德國IM6ex電化學工作站進行氧化錳電 極的循環伏安及恆流充放電特性測試。圖2是在10和20mA/cm2恆流充放電得到的曲線， 充電和放電曲線都具有很好的對稱性。以lOmA/cm2恆流充放電測試時，樣品的比容達到 256.83F/g。實施例2先將0.02mol KMn04溶於IOOmL丙酮溶液，待全部溶解後，按摩爾比1 2的比例 加入無水乙醇，充分攪拌30min後轉移至高壓釜中，將高壓釜放入140°C鼓風乾燥箱中，在 基於丙酮溶液的溶劑熱環境下恆溫8h之後自然降溫，待冷卻後洗滌、過濾、乾燥，研磨後得 到超級電容器氧化錳電極材料。圖3為該氧化錳材料的XRD圖譜，從圖譜中可以看出，該氧 化錳材料無明顯的衍射峰，屬於無定型材料。氧化錳電極的製備將氧化錳、碳黑及聚四氟乙烯乳液按質量比65 30 5的比 例混合均勻，調成漿狀，並均勻塗敷在泡沫鎳上，用粉末壓片機用15MPa壓力壓成片，再將 電極片放入120°C真空乾燥箱真空乾燥24小時。以飽和甘汞電極為參比電極，以2X2cm鉬 片電極為對電極，電解液為IM(NH4)2SO4溶液，在德國IM6ex電化學工作站進行氧化錳電極 的循環伏安及恆流充放電特性測試。圖4是電極在50mv/s掃描速度下的循環伏安曲線，從 圖中可以看出，該電極的循環伏安曲線具有很好的矩形形狀，電流的響應特性非常好。圖5 是電極在20mA/cm2條件下的恆流充放電測試曲線，在多個周期測試下，電極的一致性保持 很好。在10mA/cm2電流密度下測試，電極的比容為226. 83F/g。
權利要求
一種超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法，其特徵是方法步驟為先將KMnO4溶於丙酮溶液，待全部溶解後，按氧化劑和還原劑的摩爾比1∶0.5 5的比例加入無水乙醇、甲醇或甲醛，氧化劑為KMnO4，充分攪拌30min後轉移至高壓釜中，將高壓釜放入80 170℃鼓風乾燥箱中，在基於丙酮溶液的溶劑熱環境下恆溫6 24h之後自然降溫，待冷卻後洗滌、過濾、乾燥，研磨後得到超級電容器氧化錳電極材料。
全文摘要
一種超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱製備方法，方法步驟為先將KMnO4溶於丙酮溶液，待全部溶解後，按氧化劑和還原劑的摩爾比1∶0.5-5的比例加入無水乙醇、甲醇或甲醛，氧化劑為KMnO4，充分攪拌30min後轉移至高壓釜中，將高壓釜放入80-170℃鼓風乾燥箱中，在基於丙酮溶液的溶劑熱環境下恆溫6-24h之後自然降溫，待冷卻後洗滌、過濾、乾燥，研磨後得到超級電容器氧化錳電極材料。本發明的優點是製備的氧化錳具有粒度小、比表面積高等特點。
文檔編號H01G9/042GK101950681SQ20101027722
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月9日 優先權日2010年9月9日
發明者馮義紅, 方勤, 鄧梅根, 陳英放 申請人:江西財經大學