[发明专利]超级电容器氧化锰材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器氧化锰材料的制备方法。

背景技术

超级电容器作为新型清洁能源元件，具有非常广泛的应用领域和巨大的潜在市场，也受到各国政府和企业的广泛关注。根据储能原理的不同，超级电容器可以分为双电层电容器和赝电容器，赝电容器的电极材料有金属氧化物和导电聚合物两类。作为金属氧化物的典型代表，目前制备氧化锰多为液相还原、溶胶-凝胶等方法，本发明使用阴离子还原剂在水热环境下制备的氧化锰具有纳米棒状结构、很高的比表面积及均匀的空隙分布，作为超级电容器的电极材料具有优异的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器氧化锰材料的制备方法，通过控制阴离子HSO₃^-或SO₃^2-与MnO₄^-的浓度，同时控制水热反应的温度、时间，制备适合超级电容器使用的氧化锰。

本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为：分别配置0.25-0.5mol/LNaHSO₃或Na₂SO₃溶液，0.15-0.25mol/L KMnO₄溶液，取相同体积的NaHSO₃或Na₂SO₃溶液和高锰酸钾溶液倒入高压釜中，搅拌30min，将高压釜放入鼓风干燥箱中，80-130℃恒温7-11h之后自然降温，冷却后洗涤、过滤、干燥、研磨后得到氧化锰电极材料。

本发明的优点是：制备方法简单，易操作，制备的氧化锰具有高比表面积，高比容等特点。

附图说明

图1为实施例1所得氧化锰SEM照片。

图2为实施例1所得氧化锰制作的超级电容器电极循环伏安测试曲线。

图3为实施例1所得氧化锰制作的超级电容器电极恒流充放电曲线。

图4为实施例2所得氧化锰SEM照片。

图5为实施例2所得氧化锰XRD曲线。

图6为实施例2所得氧化锰制作的超级电容器电极恒流充放电曲线。

具体实施方式

实施例1

分别配置0.3mol/L NaHSO₃溶液，0.2mol/L KMnO₄溶液。取相同体积的阴离子溶液和高锰酸钾溶液倒入高压釜中，搅拌30min，将高压釜放入鼓风干燥箱中，130℃恒温10h之后自然降温，冷却后洗涤、过滤、干燥、研磨后得到氧化锰电极材料。如图1所示，制备得到氧化锰为直径20-30nm长度1μm的纳米棒。

氧化锰电极的制备：将氧化锰、碳黑及聚四氟乙烯乳液按质量比65∶30∶5的比例混合均匀，调成浆状，并均匀涂敷在泡沫镍上，用粉末压片机用15MPa压力压成片，再将电极片放入120℃真空干燥箱真空干燥24小时。以饱和甘汞电极为参比电极，以2×2cm铂片电极为对电极，电解液为1M(NH₄)₂SO₄溶液，在德国IM6ex电化学工作站进行氧化锰电极的循环伏安及恒流充放电特性测试。该样品在电压-0.5～0.5V的范围内扫描，扫描速度为50和100mv/s时循环伏安曲线呈现出矩形，如图2所示。图3是电极以20mA/cm²恒流充放电测试时所得的测试曲线，样品的比容达到279.13F/g。

实施例2

分别配置0.3mol/L NaHSO₃或Na₂SO₃溶液，0.2mol/L KMnO₄溶液。取相同体积的阴离子溶液和高锰酸钾溶液倒入高压釜中，搅拌30min，将高压釜放入鼓风干燥箱中，90℃恒温11h之后自然降温，冷却后洗涤、过滤、干燥、研磨后得到氧化锰电极材料，其形貌如图4所示，也是呈现出直径20-30nm长度1μm的纳米棒状结构。图5是该氧化锰的XRD图谱，该图衍射峰与α-MnO₂的衍射峰完全吻合。

氧化锰电极的制备：将氧化锰、碳黑及聚四氟乙烯乳液按质量比65∶30∶5的比例混合均匀，调成浆状，并均匀涂敷在泡沫镍上，用粉末压片机用15MPa压力压成片，再将电极片放入120℃真空干燥箱真空干燥24小时。以饱和甘汞电极为参比电极，以2×2cm铂片电极为对电极，电解液为1M(NH₄)₂SO₄溶液，在德国IM6ex电化学工作站进行氧化锰电极的循环伏安及恒流充放电特性测试。该电极在随着电流的增大，容量的衰减率很低，如图6所示。在以10mA/cm²恒流充放电测试时，样品的比容达到288.26F/g。