一种用于超级电容器的氧化锰制造技术

本发明专利技术涉及一种用于超级电容器的氧化锰

【技术实现步骤摘要】
一种用于超级电容器的氧化锰/硫化锰异质结电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着世界人口的不断增长和生活水平的提高，人们对笔记本电脑
、
手机等便携式电子设备的需求不断上升，这些设备采用了快充慢放的储能设备
。
超级电容器作为一种极具发展前景的新兴储能器件，其能量密度高于电容器，功率密度高于电池而备受关注
。
超级电容器包含了双电层电容器和赝电容电容器，而超级电容器的性能主要由其电极材料所决定
。
过渡金属基材料因其丰富储量，环境友好性及其多化合价态等性质得到了广泛关注
。
传统的单过渡金属基电极材料内部的离子扩散效率较低，无法满足强电流密度下循环稳定性
。
通过构建具有异质结的电极材料，能通过异质界面处的内建电场效应，提升离子的的扩散速率
。
这种材料的研究在超级电容器领域的研究是十分必要的
。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过对氧化锰纳米棒表面的部分硫化，得到了一种高比电容的氧化锰
/
硫化锰异质结正极材料
。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005](1)
>将四水乙酸锰
、
乙酸铵溶于去离子水中组成混合电解液，将碳布浸入，进行电沉积，在碳布表面沉积一层氧化锰，形成
MnO
x
@CC。
洗涤碳布，真空干燥
。
[0006](2)
将制备的
MnO
x
@CC
和硫源在管式炉中高温处理部分硫化，形成
MnO
x
/MnS
复合电极材料
。
[0007]进一步的，上述的制备方法，步骤
(1)
中，所述一种含有氧化锰的碳布的制法，按重量比，四水乙酸锰
:
乙酸铵＝
3:1
‑
25。
[0008]进一步的，上述的制备方法，步骤
(1)
中，所述电沉积条件：在
10mAcm
‑2电流密度下沉积
100
～
180s。
[0009]进一步的，上述的制备方法，步骤
(2)
中，所述硫源为硫脲或硫代乙酰胺
。
[0010]进一步的，上述的制备方法，步骤
(2)
中，所述硫源质量为
0.005
～
0.02g。
[0011]进一步的，上述的制备方法，步骤
(2)
中，所述高温处理具体步骤为：在惰性气体保护下，以速率5‑
10℃/min
升温至
300
‑
500℃
，保温
15
‑
30min。
[0012]本专利技术制备的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料作为正极材料在超级电容器中的应用
。
[0013]进一步的，用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料作为工作电极，碳纸为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，在三电极体系下，进行电化学性能测试
。
[0014]进一步的，上述制备方法，超级电容器的电解液为
0.5M
乙酸铵
。
[0015][0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用电化学沉积方法，在碳布上生长氧化锰，然后对氧化锰进行部分硫化，制备了超级电容器氧化锰
/
硫化锰
(MnO
x
/MnS@CC)
异质结正极材料
。
本专利技术氧化锰
/
硫化锰分布均匀，以纳米棒的形式生长在碳布纤维上，此种结构增加了材料的离子扩散速率及活性位点，表现出了更好的电化学性能
。
[0017]本专利技术中
N
型半导体氧化锰和
P
型半导体硫化锰在异质界面形成异质结，在异质结处的内建电场会加速电荷载体的扩散速率，并进一步打破了电极材料表面的电荷平衡，为电极活性材料的法拉第反应提供更多的活性位点，提升电极材料整体的电化学储能性能
。
附图说明
[0018]图1是实施例1步骤
(1)MnO
x
@CC
电极材料的低倍数
(a)
和高倍数
(b)
扫描电镜图片
。
[0019]图2是实施例2步骤
(2)300
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料的低倍数
(a)
和高倍数
(b)
扫描电镜图片
。
[0020]图3是实施例3步骤
(2)400
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料的低倍数
(a)
和高倍数
(b)
扫描电镜图片
。
[0021]图4是实施例4步骤
(2)500
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料的低倍数
(a)
和高倍数
(b)
扫描电镜图片
。
[0022]图5是实施例3制备的
400
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料
XRD
谱图
。
[0023]图6是实施例1制备的
MnO
x
@CC
电极材料扫描速度为
10mV s
‑1的循环伏安曲线
。
[0024]图7是实施例1制备的
MnO
x
@CC
在不同电流密度下的恒电流充放电曲线
。
[0025]图8是实施例2制备的
300
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料扫描速度为
10mVs
‑1的循环伏安曲线
。
[0026]图9是实施例2制备的
300
‑
MnO
x
/MnS@CC
在不同电流密度下的恒电流充放电曲线
。
[0027]图
10
是实施例3制备的
400
‑
MnO
x
/MnS@CC
电极材料扫描速度为
10mVs
‑1的循环伏安曲线
。
[0028]图<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
(1)
将四水乙酸锰
、
乙酸铵溶于去离子水中组成混合电解液，将碳布浸入，进行电沉积，在碳布表面沉积一层氧化锰，形成
MnO
x
@CC
，洗涤碳布，真空干燥；
(2)
将制备的
MnO
x
@CC
和硫源在管式炉中高温处理部分硫化，形成
MnO
x
/MnS
复合电极材料
。2.
根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料，其特征在于
:
步骤
(1)
中，按重量比，四水乙酸锰
:
乙酸铵＝
3:1
‑
25。3.
根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料，其特征在于：步骤
(1)
中，所述电沉积条件：在
10mAcm
‑2电流密度下沉积
100
～
180s。4.
根据权利要求1所述的一种用于超级电容器的氧化锰
/
硫化锰异质结电极材料，其特征在于，步骤
(2)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骥驰，马天翼，黄子航，王可欣，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：