Recentemente, Yan Jian, professor da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Tecnologia de Hefei, colaborou com Mao Wenping, pesquisador do Centro de Ciência do Campo Magnético Forte do Instituto de Pesquisa de Ciência de Materiais de Hefei da Academia Chinesa de Ciências para estudar o Al. 3+A estabilidade do ciclo eletroquímico do dióxido de manganês dopado foi relatada na revista ACS Appl.
Os supercapacitores possuem características de alta capacidade específica, longa vida útil e respeito ao meio ambiente, desempenhando um papel de energia verde em produtos eletrônicos e sistemas híbridos de energia, sendo os principais fatores que afetam o desempenho eletroquímico dos supercapacitores. MnO 2Não apenas a capacidade específica alta teórica, mas também rica em matérias-primas, é um material de eletrodo com boas perspectivas de aplicação, mas devido à sua baixa condutividade e estabilidade do ciclo, a taxa de retenção de capacidade durante a ciclagem eletroquímica precisa ser melhorada. Os iões metálicos podem melhorar o desempenho eletroquímico e a estabilidade do ciclo do dióxido de manganês.
Os pesquisadores prepararam Al pela precipitação química 3+MnO dopado 2(Al-MO) e MnO puro 2(MO) Dois tipos de materiais de eletrodos e análise do desempenho eletroquímico dos dois: O eletrodo Al-MO tem uma capacidade específica de 264,6 F / g em uma densidade de corrente de 1 A / g, que é maior do que um eletrodo MO (180,6 F / g). E em temperatura ambiente e 50 ° C altas temperaturas têm boa estabilidade do ciclo.Por observação de microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo do eletrodo em diferentes ciclos após a micro-morfologia, descobriu que o eletrodo Al-MO gradualmente mudou de granular para a agulha A estrutura, mas a forma do cristal não mudou, enquanto o eletrodo MO ao mesmo tempo no ciclo de morfologia e forma de cristal muda.
Para entender melhor a relação entre a evolução da morfologia dos eletrodos e a estabilidade eletroquímica, os pesquisadores usaram a RMN in situ em estado sólido para observar o Na em diferentes ciclos de carga e descarga. +Incorporado no processo de eléctrodo / deintercalation positivo Al-MO MO e foi encontrado durante os eléctrodos de carga e descarga 23Na pico MO apresentam alterações significativas a diferentes potenciais, com diferentes períodos, mostraram alterações na estrutura do eléctrodo MO ocorre na circulação ; eléctrodos de Al-Mo durante o carregamento e descarregamento 23Na pico alteração não significativa, mesmo no primeiro ciclo, sem qualquer mudança, indicando na + ocorre rapidamente reversível incorporado na reacção de superfície do eléctrodo Al-MO / deintercalation, igualmente al-MO mostrou estrutura de eléctrodo estável.
Com base nos resultados dos testes acima, os investigadores especulam evolução morfologia durante o ciclismo eléctrodo MO pode seguir o 'em pó - auto-montagem' processo de intercalação de Na + / deintercalation causar MnO 2O volume da nanopartícula muda para causar o pó da superfície, e essas nanopartículas em pó mostram uma mudança na morfologia após a remontagem.No caso de ligação fraca, as micropartículas remontadas podem se dissociar do pai e se dissolver no eletrólito. Com a perda do material ativo do eletrodo, a capacitância diminuirá gradualmente. 2Executar Al 3+O doping pode melhorar a ligação entre as partículas em pó, o que ajuda a melhorar o MnO 2A estabilidade estrutural
Algumas das experiências neste estudo foram combinadas com sondas estáticas feitas por si no espectrômetro de RMN de estado sólido de 600 MHz no Centro Regional de Grandes Instrumentos em Energia Estratégica de Hefei e Ciência de Materiais da Academia Chinesa de Ciências.
Fig. 23 Espectro Ná de MnO2 dopado com Al3 + durante carregamento e descarregamento, morfologia microscópica e capacidade específica à temperatura ambiente e 50 ° C
