[发明专利]超级电容器材料氧化锰的制备方法及超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，尤其涉及一种超级电容器材料氧化锰的制备方法及采用该法制造的电极材料的超级电容器。

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，也受到广泛的关注。根据储能原理的不同，超级电容器可以分为双电层电热器、法拉第赝电容器和混合超级电容器。

双电层电容器主要是通过在电极/电解质之间的界面上所形成的双电层来储能，该类电容器具有很高的功率密度和极好的循环性能。

法拉第赝电容器，主要是通过在电极的表面或体相中的二维空间发生快速可逆的化学吸附/脱附或氧化还原反应来储能，该反应的特点是有法拉第电流产生，其理论比电容和能量密度比双电层电容器高出10～100倍。

混合超级电容器的两个电极分别利用不同的储能机理，其中一个电极选用赝电容类或二次电池类电极材料，另一电极选用双电层电容类碳材料。混合超级电容器主要以金属氧化物作为正极材料，碳材料作为负极材料。电极材料可以直接影响超级电容器的主要性能。其中，氧化钌是过渡金属氧化物中理想的超级电容器材料，其比电容可达到760F/g，但其价格昂贵，难以产业化使用；氧化镍和氧化钴存在工作电位窗口较窄的缺点；而氧化锰具有资源丰富，价格低廉，无毒，易制备，对环境友好等优点，引起了人们的广泛关注。

目前制备氧化锰的方法多为液相还原法、水热法、溶胶凝胶法、高温固相法等，大多数方法制备得到的氧化锰作为超级电容器正极材料性能欠佳，主要存在放电比电容量低，循环稳定性差等问题，从而限制了氧化锰在超级电容器产业中的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器材料氧化锰的制备方法，使得通过本发明的方法制备得到的氧化锰电极材料，不仅具有较高比电容量，同时具有良好的电化学稳定性；同时该制备方法简单、绿色环保、成本低，有利于氧化锰在超级电容器产业中的大规模应用。

本发明的目的还在于提供一种超级电容器，其电极性能优良，具有较高的放电比电容以及良好的循环稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种超级电容器电极材料氧化锰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配制醋酸锰水溶液；

(2)在上述醋酸锰溶液中加入间苯二酚和甲醛，充分搅拌后制得混合溶液；

(3)将上述混合溶液倒入反应釜中，进行加热并搅拌，直至溶液变粘稠，将反应釜放入鼓风干燥箱中进行干燥，得到反应产物；

(4)将干燥后的反应产物煅烧，制得氧化锰电极材料。

所述步骤(1)中，所述醋酸锰水溶液的浓度为0.05～0.2mol/L。

所述步骤(2)中，所述间苯二酚与醋酸锰的摩尔比为1:3～1:8。

所述步骤(2)中，所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为1:1～1:2。

所述步骤(3)中，所述加热温度为60～80℃，加热时间为30～300min。

所述步骤(3)中，所述干燥温度为90～100℃，干燥时间为16～24h。

所述步骤(4)中，所述煅烧温度为300～420℃，煅烧时间为10～24h。

所述步骤(4)中，所述煅烧是在空气气氛中进行的。

所述步骤(4)制得的氧化锰电极材料是由小的纳米颗粒聚集形成较大的颗粒，且小的纳米粒子之间有大量的孔隙。

本发明还提供一种超级电容器，该超级电容器的电极采用上述制备方法制得的超级电容器电极材料氧化锰。

本发明的有益效果：本发明超级电容器电极材料氧化锰的制备方法制得的氧化锰为多孔纳米结构，以该氧化锰电极材料为原材料制作的混合超级电容器具有较高的放电比电容以及良好的循环稳定性。同时该制备方法简单、绿色环保、成本低，有利于氧化锰在超级电容器产业中的大规模应用。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1是本发明的超级电容器电极材料氧化锰的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例1所得电极材料氧化锰的低倍SEM图；

图3为本发明实施例1所得电极材料氧化锰的高倍SEM图；

图4为本发明实施例1所得电极材料氧化锰制备的超级电容器的循环充放电图；

图5为本发明实施例1所得电极材料氧化锰制备的超级电容器比电容随循环次数的变化图。

具体实施方式