导电材料对MnO二-CNTs复合材料的超级电容性能的影响演示幻灯片.ppt

Company Logo LOGO Company Logo 指导教师：林永 导电材料对MnO2-CNTs复合材料的超级电容性能的影响 班级：10级应用化学本科班 学生：潘广超 学号：10410703037 目前城市石油化污染、石化资源匮乏已成为交通工具发展的障碍，发展电动车辆的新能源，是解决这一问题的重要途径，电动车辆具有环保节能的特性，被称为“绿色车辆”。要真正的解决电动车辆的应用化问题，开发高密度、高功率的超大容量电容器是必须的环节。美国的汽车行业成立的机构，日本政府部门推行的新太阳能规划中超级电容器的研究与开发是重要的项目之一，俄罗斯在这一领域也走在世界前列，而我国在这一领域的研究较落后，但也有成功研究的报道。北京申办2008年奥运会取得成功，倡导的绿色奥运也必将推动这一领域的发展研究。在这样的大背景下，研究与开发超级电容器是非常必要的，成功的研究与开发对社会各个领域都有很大的经济效益。 研究背景及意义 论文的主要内容 1 引言 2 实验 2.1 试剂与仪器 2.2 MnO2-CNTs的制备 2.3 电池的装配 3 结果与讨论 3.1 循环伏安性能分析 3.2 交流阻抗性能分析 3.3 充放电性能分析 4 结论 4.1 4.2 摘 要 ：本文采用醇辅助液相沉淀法，将MnO2纳米颗粒沉积在碳纳米管（CNTs）的表面，从而获得MnO2－CNTs复合材料。采用两种配料比将其制备成电极并组装成实验室模拟超级电容器，以循环伏安法、交流阻抗法、恒电流充放电法研究电极在饱和LiNO3电解液中超级电容性能。研究结果表明，乙炔黑作为电子导体比石墨的性能表现出更高的比电容和循环能力。 关键词：MnO2-CNTs复合材料；醇辅助法；超级电容 引 言 超级电容器又叫电化学电容器，是近几年来出现的一种新型能源器件，它介于传统电容器和化学电源之间的新型储能器件，研究这种电容器的重点之一就是寻找理想的电极体系和电极材料。而电极材料中MnO2-CNTs复合材料具有很高的比电容量和良好的充放电动力学可逆性以及较好的电极电流响应。而导电剂也是降低内阻和提高比电容的影响因素。 与传统静电电容器相比，超级电容器具有更高的能量密度与比电容，且功率密度与循环寿命也远远高于传统化学电池，它克服了常规电容器储能小的缺点，与化学电源类似，既能像静电电容一样具有高的放电功率，又能和电池一样具有高的电荷储存能力，是这两种储能元件之间的一个最佳结合点。并且具有充放电快、循环寿命长等优点。超级电容器的储能机理有两种，建立在电极/电解液界面 双电层基础上的双电层电容和建立在电极/电解液界面发生的高度可逆快速氧化-还原反应基础上的赝电容。用作双电层电容的主要是碳类材料，如活性炭、碳纳米管、乙炔黑等。其有些过渡金属氧化物的赝电容比容可达双电层电容的10-100倍，但价格昂贵、有毒性、采用强酸性电解液等因素限制了超级电容器的商品化。在所有的金属氧化物中，MnO2因高比电容、价格低廉、与环境友好以及锰矿资源广泛分布等特点而成为最有发展前景的赝电容电极材料之一。其赝电容机理主要是阳离子在电极表面的吸附/脱附或在电极主体中的嵌入与脱出。但作为一种半导体材料， MnO2具有导电性差的局限性，因此MnO2/C复合材料成为提高赝电容性能的主要方法 。由于碳纳米管（CNTs）高导电性与高表面积的特点MnO2/CNTs复合材料的合成与赝电容性能研究成为国内外的研究重点。MnO2/CNTs的合成方法有直接还原沉淀法、 水热法等，本研究中采用的醇辅助液相还原法在国内尚无研究，是一种新颖的方法，该方法具有简单、方便、快捷的典型特点。本文拟在采用醇辅助液相还原法合成MnO2/CNTs复合材料的基础上，研究电极配比对其超级电容性能的研究。 2 实 验 2.1 试剂与仪器 　　 主要试剂：高锰酸钾（AR）,十二烷基苯磺酸钠(AR)，乙炔黑（AR），碳纳米管(AR)，无水乙醇（AR），PTFE（AR），石墨 （AR）。 主要仪器设备：DF-I集热式磁力加热搅拌器,ZK-82B型真空干燥箱,CT2001A型LAND电池测试系统,CH1660C型电化学工作站。 2.2 MnO2-CNTs的制备 　　　用电子天平准确称量1.5gKMnO4，加入90ml去离子水，再加入0.072g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，在60℃下磁力搅拌10min后加入1g碳纳米管，在65℃下磁力搅拌1小时，向其中缓慢滴入30ml无水乙醇，继续搅拌半小时，趁热用4G砂心漏斗抽滤，并用去离子水洗涤至中性，在60℃下烘烤4小时后称重，即得到MnO2/CNTs复合材料。 2.3 电池的装配