Recentemente, Yan Jian, professore presso la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Hefei University of Technology, ha collaborato con Mao Wenping, un ricercatore presso il Forte Magnetic Field Science Center dell'Istituto di Scienza dei Materiali Hefei, Accademia Cinese delle Scienze, per studiare l'Al. 3+La stabilità ciclica elettrochimica del biossido di manganese drogato è stata riportata nella rivista ACS Appl. Mater. Interfaces.
I supercondensatori hanno le caratteristiche di alta capacità specifica, lunga durata del ciclo e rispetto dell'ambiente, giocano un ruolo di energia verde nei prodotti elettronici e nei sistemi di alimentazione ibridi.I materiali degli elettrodi supercondensatori sono i fattori chiave che influenzano le prestazioni elettrochimiche dei supercondensatori. MnO 2) Non solo la capacità specifica teorica elevata, ma anche ricca di materie prime, è un materiale elettrodico con buone prospettive applicative, tuttavia, a causa della sua scarsa conduttività e stabilità del ciclo, il tasso di ritenzione della capacità durante il ciclo elettrochimico deve essere migliorato. Gli ioni metallici possono migliorare le prestazioni elettrochimiche e la stabilità ciclica del biossido di manganese.
I ricercatori hanno preparato Al per precipitazione chimica 3+Doped MnO 2(Al-MO) e MnO puro 2(MO) Sono stati analizzati due materiali degli elettrodi e le loro proprietà elettrochimiche.Il test ha rilevato che l'elettrodo Al-MO ha una capacità specifica di 264,6 F / g ad una densità di corrente di 1 A / g, che è superiore a quella dell'elettrodo MO (180,6 F / g). E a temperatura ambiente e temperature di 50 ° C elevate hanno una buona stabilità del ciclo.Analisi di microscopia elettronica a scansione a emissione di campo dell'elettrodo in diversi cicli dopo la micro-morfologia, trovato che l'elettrodo Al-MO gradualmente cambiato da granulare all'ago La struttura, ma la forma cristallina non è cambiata, e l'elettrodo MO ha cambiato simultaneamente la morfologia e la forma cristallina durante il ciclo.
Per comprendere meglio la relazione tra l'evoluzione della morfologia dell'elettrodo e la stabilità elettrochimica, i ricercatori hanno utilizzato l'NMR allo stato solido in situ per osservare il Na in diversi cicli di carica e scarica. +Incorporato nel processo di elettrodo / deintercalazione positivo Al-MO e MO è stato trovato durante la carica e la scarica 23Na picco MO elettrodi presentano variazioni significative a diversi potenziali, con periodi diversi, hanno mostrato cambiamenti nella struttura dell'elettrodo MO avviene nella circolazione ; elettrodi di al-MO durante la carica e la scarica 23Na picco variazione significativa, anche nel primo ciclo, senza alcun cambiamento, indicando Na + avviene rapidamente reversibile integrato nella reazione di al-MO superficie dell'elettrodo / deintercalazione, anche Mostra che la struttura dell'elettrodo Al-MO è stabile.
Sulla base dei risultati dei test di cui sopra, i ricercatori ipotizzano evoluzione della morfologia durante ciclismo elettrodo MO può seguire la 'polvere - self-assembly' processo Na + intercalazione / deintercalazione causare MnO 2Il volume delle nanoparticelle cambia per causare la polverizzazione della superficie e queste nanoparticelle in polvere mostrano un cambiamento nella morfologia dopo il riassemblaggio.In caso di legame debole, le microparticelle riassemblate possono dissociarsi dal genitore e dissolversi nell'elettrolita. Con la perdita del materiale dell'elettrodo attivo, la capacità diminuirà gradualmente. Per MnO 2Eseguire Al 3+Il drogaggio può migliorare il legame tra le particelle in polvere, il che aiuta a migliorare l'MnO 2La stabilità strutturale
Alcuni degli esperimenti in questo studio sono stati combinati con sonde statiche autocostruite sullo spettrometro NMR a stato solido a 600 MHz presso il Centro regionale per gli strumenti di grandi dimensioni in Hefei Energia strategica e scienza dei materiali presso l'Accademia delle scienze cinese.
Fig. 23Nessun spettro di MnO2 drogato con Al3 + durante carica e scarica, morfologia microscopica e capacità specifica a temperatura ambiente e 50 ° C
