基于氧化锰和碳材料的超级电容器研究

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  本文选定高比表面积导电炭黑、活性炭、廉价的氧化锰作为超级电容器的电极材料,结合多种电化学研究手段和材料研究测试方法,系统地研究了超级电容器的材料制备、电解液的选择、电极制备、电容特性及其影响因素、赝电容形成机理。主要研究内容和创新点。   本文首次提出用工业化的高比表面积导电炭黑作为超级电容器的电极材料。通过探索电极的制备工艺和电容器的组装工艺,利用循环伏安和恒流充放电等手段,研究了炭黑基超级电容器的电容特性。   本文通过液相共沉淀法制备MnO2粉末电极材料。研究了不同热处理温度对MnO2电容特性和循环寿命的影响。研究了不同电解液组成和不同浓度对纳米MnO2电容特性的影响,对氧化锰电极在中性电解液中产生赝电容的机制进行了探讨。   本文提出以聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,加入高比表面积、高导电性的纳米级炭黑,采取化学共沉淀法制备出MnO2/炭黑纳米复合超级电容器电极材料。   本文首次提出利用低温固相反应法,通过掺杂技术来提高MnO2电极材料的电容特性。利用低温固相反应制得的纳米二氧化锰,以及掺杂Pb、掺杂Ni的复合氧化物作为超级电容器电极材料。研究发现,掺Pb复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构;掺杂Pb的复合氧化物提高了电极电化学窗口的上电位值,从而拓宽了电极的工作电位窗口。
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