최근 허페이 공과 대학 재료 공학과 교수 인 얀 지안 (Yan Jian)과 중국 과학원 허페이 (合肥) 과학 연구소의 강력한 자기장 과학 센터의 마오 웬핑 (Mao Wenping) 연구원은 알을 연구했다. 3+도핑 된 이산화망간의 전기 화학적 사이클 안정성은 관련 결과가 ACS Appl. Mater. Interfaces 지에 게시되었습니다.
수퍼 커패시터는 높은 고유 용량, 긴 사이클 수명 및 친환경 성이 특징이며 전자 제품 및 하이브리드 시스템에서 친환경 에너지의 역할을 수행합니다. 수퍼 커패시터 전극 물질은 수퍼 커패시터의 전기 화학 성능에 영향을 미치는 핵심 요소입니다. MnO 2) 좋은 유망한 전극 재료가 가지는 이론 용량, 풍부한 원료 이하 만 높다. 그러나, 그것의 불량한 사이클 안정성 및 전도도, 전기 화학적 사이클링 동안 용량 유지율 도핑함으로써 개선 될 금속 이온은 이산화 망간의 전기 화학적 성능과 사이클 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
연구진은 화학 강수에 의해 Al을 준비했다. 3+도핑 된 MnO 2(Al-MO) 및 순수 MnO 2(MO)은, 전극 재료 및 전기 화학적 성능 테스트의 두 종류 이상 전극 MO (180.6F / g) 이상, 특정 용량 264.6F / g의 1A는 / (G)의 전류 밀도에서 두 :. 알 MO 전극 발견 분석 그리고 실내 온도와 50 ° C의 고온에서 우수한 사이클 안정성을 보였습니다. 미시적 형태학 이후 다른 사이클에서 전극을 전자 현미경으로 관찰 한 결과, Al-MO 전극이 입상에서 바늘로 점진적으로 변하는 것을 발견했습니다 구조는 변화가 없었지만 결정 형태는 변하지 않았지만 MO 전극은 동시에 형태와 결정 모양이 바뀌었다.
연구진은 전극 형태학의 진화와 전기 화학적 안정성 사이의 관계를 더 잘 이해하기 위해 다른 충전 및 방전 사이클에서 Na를 관찰하기 위해 현장의 고체 상태 NMR을 사용했다. +알 - MO 및 MO 양극 / 탈리 공정에 매립은 순환에서 발생하는 MO 전극의 구조의 변화를 보여 다른주기와 상이한 전위에서 상당한 변화를 나타내는 충 방전 23Na 피크 MO 전극 중에 발견 된 NA = +를 나타내는 변화없이 심지어 첫 번째 사이클에서 충 23Na 피크에게 큰 변화를 방전시 알 MO 전극은 또한 알 MO 전극 표면 / 탈리 반응에 매립 빠르게 가역적 발생 그것은 Al-MO 전극 구조가 안정하다는 것을 보여준다.
위의 실험 결과를 토대로 연구자들은주기 동안 MO 전극의 형태 변화가 '파우더 링 - 자기 조립'과정을 따를 것으로 추측한다 .Na +의 삽입 / 탈락은 MnO 2나노 입자의 부피가 변화하여 표면에 파우더가 생기고, 이들 분말 화 된 나노 입자는 재조합 후 형태 변화를 나타낸다. 결합이 약한 경우, 재조합 된 미립자는 모체로부터 해리되어 전해질에 용해 될 수있다. 활성 전극 재료의 손실로 인해, 용량은 점차적으로 감소 할 것이다 .MnO 2수행 알 3+도핑은 분말 입자 사이의 결합을 향상시켜 MnO를 향상시키는 데 도움을줍니다 2구조적 안정성.
이 연구의 일부 실험은 중국 과학 아카데미의 허페이 (Hefei) 전략 에너지 및 재료 과학 연구소의 대형 인스트루먼트 센터 (Center for Large Instruments)의 600MHz 고체 NMR 분광기에서 자체 제작 정적 프로브와 결합되었습니다.
도 23은 충 방전시 Al3 + 도핑 된 MnO2의 스펙트럼, 실온 및 50 ℃에서의 미세한 형태 및 비 용량
