Récemment, Yan Jian, professeur à l'Université de technologie de Hefei, a collaboré avec Mao Wenping, chercheur au Centre des sciences du champ magnétique de l'Institut de recherche en matériaux Hefei de l'Académie chinoise des sciences, pour étudier l'Al. 3+La stabilité du cycle électrochimique du dioxyde de manganèse dopé a été rapportée dans le magazine ACS Appl.
Les supercondensateurs ont les caractéristiques de haute capacité spécifique, longue durée de vie et respect de l'environnement.Ils jouent un rôle d'énergie verte dans les produits électroniques et les systèmes d'alimentation hybrides.Les matériaux d'électrode Supercapacitor sont les facteurs clés affectant les performances électrochimiques des supercondensateurs. MnO 2) Est non seulement supérieure à la capacité théorique, et les matières premières abondantes, ayant un bon matériaux d'électrode prometteurs. Toutefois, en raison de sa stabilité cycliste pauvres et la conductivité, le taux de rétention de la capacité pendant le cycle électrochimique à être améliorée par le dopage des ions métalliques peut être améliorée et la stabilité des performances électrochimiques cyclique du dioxyde de manganèse.
Les chercheurs ont préparé Al par précipitation chimique 3+Doped MnO 2(Al-Mo) et pur MnO 2(MO) analyse deux types de matériaux d'électrode et les tests de performance électrochimique ont trouvé à la fois :. électrode Al-MO à une densité de courant de 1A / g de 264.6F / g de capacité spécifique, supérieure à celle des électrodes MO (180.6F / g), et présente une bonne stabilité de cycle à la température ambiante et 50 ° C par un microscope électronique à balayage à émission de champ dans la microstructure d'électrode après différents cycles, trouvé électrode de particules Al-MO devient progressivement de la glissière structure, mais la forme cristalline n'a pas changé, et les électrodes sont modifiées simultanément MO et la morphologie de la forme cristalline au cours du cycle.
Afin de mieux comprendre la relation entre l'évolution de la morphologie de l'électrode et de la stabilité électrochimique, les chercheurs ont observé RMN différents cycles de charge-décharge in situ au moyen de Na solide +Dans le processus d'intercalation / désintercalation dans les électrodes positives Al-MO et MO, on a trouvé que le pic 23Na de l'électrode MO présentait des changements significatifs à différents potentiels et cycles différents pendant la charge et la décharge, indiquant que l'électrode MO subit des changements structurels pendant le cycle. Le pic 23Na de l'électrode Al-MO n'a pas changé significativement pendant le processus de charge et de décharge, et il n'y avait aucun changement même au premier cycle, indiquant que Na + avait une réaction d'intercalation / désintercalation réversible rapide sur la surface de l'électrode Al-MO. Cela indique que la structure d'électrode Al-MO est stable.
Sur la base des résultats des tests ci-dessus, les chercheurs ont spéculé que l'évolution de la morphologie de l'électrode MO au cours du cycle peut suivre le processus de «poudrage-auto-assemblage» .Na + insertion / désintercalation conduit à MnO 2Le volume des nanoparticules change pour provoquer une pulvérisation de surface.Ces nanoparticules en poudre montrent un changement de morphologie après réassemblage.Dans le cas d'une liaison de liaison faible, les microparticules réassemblées peuvent être séparées de la matrice et dissoutes dans l'électrolyte. Lorsque le matériau de l'électrode active est perdu, la capacité diminue progressivement. 2Effectuer Al 3+Dopage, qui améliore la liaison entre les particules en poudre, facilitant ainsi l'amélioration de MnO 2Stabilité structurelle
Certaines des expériences de cette étude ont été réalisées sur un spectromètre RMN à l'état solide de 600 MHz au Centre d'instrumentation à grande échelle du Centre de science et d'énergie stratégique de Hefei de l'Académie des sciences de Chine.
Figure: Spectre de 23Na, microstructure et capacité spécifique à température ambiante et à 50 ° C pendant la charge et la décharge de MnO2 dopé à l'Al3 +
