Vor kurzem arbeitete Yan Jian, Professor an der Fakultät für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen der Hefei-Universität für Technologie, mit Mao Wenping, einem Forscher am Zentrum für starke magnetische Feldforschung des Hefei-Forschungsinstituts für Materialwissenschaften an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, zusammen. 3+Die elektrochemische Zyklenstabilität von dotiertem Mangandioxid wurde in der Zeitschrift ACS Appl. Mater. Interfaces berichtet.
Superkondensatoren haben die Eigenschaften hoher spezifischer Kapazität, langer Zykluslebensdauer und Umweltfreundlichkeit.Sie spielen eine Rolle von grüner Energie in elektronischen Produkten und hybridenStromsystemen.Superkondensator-Elektrodenmaterialien sind die Schlüsselfaktoren, die die elektrochemischeLeistung von Superkondensatoren beeinflussen. MnO 2) Nicht nur theoretisch eine hohe spezifische Kapazität, sondern auch rohstoffreich, stellt ein Elektrodenmaterial mit guten Einsatzmöglichkeiten dar. Aufgrund seiner schlechten Leitfähigkeit und Zyklusstabilität muss jedoch die Kapazitätserhaltungsrate während des elektrochemischen Zyklus verbessert werden. Metallionen können die elektrochemische Leistung und Zyklenstabilität von Mangandioxid verbessern.
Die Forscher bereiteten Al durch chemische Fällung vor 3+Dotiertes MnO 2(Al-MO) und reines MnO 2(MO) analysiert zwei Arten von Elektrodenmaterialien und elektrochemische Leistungstests gefunden sowohl :. Al-Mo-Elektrode bei einer Stromdichte von 1 A / g spezifischen Kapazität 264.6F / g, höher als Elektroden MO (180.6F / g), und gute Zyklenfestigkeit bei Raumtemperatur und 50 ° C durch einen Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop in der Elektrodenmikrostruktur nach verschiedenen Zyklen fanden Al-MO partikulären Elektrode allmählich von dem Schieber wird Die Struktur, aber die Kristallform änderte sich nicht, während die MO-Elektrode gleichzeitig im Zyklus der Morphologie und Kristallform ändert.
Um die Beziehung zwischen der Entwicklung der Elektrodenmorphologie und der elektrochemischen Stabilität weiter zu verstehen, verwendeten die Forscher in situ Festkörper-NMR, um Na in verschiedenen Lade- und Entladungszyklen zu beobachten. +Eingebettet in die Al-MO und MO positive Elektrode / Deinterkalation Verfahren wurde während Lade- und Entlade-23Na peak MO Elektroden zeigen signifikante Veränderungen auf unterschiedlichen Potentialen, mit unterschiedlichen Perioden gefunden, zeigten Veränderungen in der Struktur der Mo-Elektrode tritt in den Kreislauf ; Al-MO-Elektroden während des Ladens und 23Na peak keine signifikante Veränderung, auch in dem ersten Zyklus ohne jede Änderung, was anzeigt, Na + tritt in der Al-MO Elektrodenoberfläche / Deinterkalation Reaktion schnell reversible eingebettet Entladung auch al-MO zeigte stabile Elektrodenstruktur.
Basierend auf den obigen Testergebnissen Forscher spekulieren Morphologie evolution während MO cycling Elektrode des ‚pulverisierte - self-assembly‘ folgen kann Prozess Na + Interkalation / Deinterkalation MnO verursachen 2Das Volumen des Nanopartikels verändert sich, um eine Pulverisierung der Oberfläche zu bewirken, und diese pulverisierten Nanopartikel zeigen nach dem Zusammenbau eine Veränderung der Morphologie.Im Fall einer schwachen Bindung können die wieder zusammengesetzten Mikropartikelvon dem Ausgangsmaterial dissoziieren und sich im Elektrolyten lösen. Mit dem Verlust von aktivem Elektrodenmaterial wird die Kapazität allmählich abnehmen 2Führe Al aus 3+Dotierung kann die Bindung zwischen den pulverisierten Partikeln verbessern, was zur Verbesserung von MnO beiträgt 2Die strukturelle Stabilität.
Einige der Experimente in dieser Studie wurden mit selbst hergestellten statischen Sonden auf dem 600 MHz-Festkörper-NMR-Spektrometer im Regionalen Zentrum für große Instrumente in Hefeis strategischer Energie- und Materialwissenschaft an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften kombiniert.
Abb. 23Na-Spektrum von Al3 + -dotiertem MnO2 während des Ladens und Entladens, mikroskopische Morphologie und spezifische Kapazität bei Raumtemperatur und 50 ° C
