Недавно Ян Цзянь, профессор Школы материаловедения и инженерии, Технологический университет Хэфэй, сотрудничал с Мао Вэньпин, исследователем Научного центра сильных магнитных полей Научно-исследовательского института материаловедения им. Хэфэй, Китайской академии наук, для изучения Аль. 3+Устойчивость электрохимического циклирования легированного диоксида марганца была зарегистрирована в журнале ACS Appl. Mater.
Суперконденсаторы обладают характеристиками высокой удельной мощности, долговечности и экологичности. Они играют роль зеленой энергии в электронных продуктах и гибридных силовых системах. Материалы электродов суперконденсатора являются ключевыми факторами, влияющими на электрохимические характеристики суперконденсаторов. MnO 2) Не только теоретическая высокая удельная мощность, но и богатая сырьевыми материалами, является материалом электрода с хорошими перспективами применения. Однако из-за его плохой проводимости и стабильности цикла необходимо повысить скорость удержания мощности при электрохимическом циклировании. Ионы металлов могут улучшить электрохимические характеристики и устойчивость к циклированию двуокиси марганца.
Исследователи подготовили Al химическим осаждением 3+Допированный MnO 2(Al-MO) и чистого MnO 2(МО) Два вида электродных материалов и анализ электрохимических характеристик этих двух образцов. Испытание показало, что: электрод Al-MO имеет удельную емкость 264,6 F / г при плотности тока 1 А / г, что выше, чем у МО-электрода (180,6 F / g). При комнатной температуре и при 50 ° C высокие температуры имеют хорошую стабильность цикла. По данным полевой эмиссионной электронной электронной микроскопии наблюдение электрода в разных циклах после микроморфологии обнаружил, что электрод Al-MO постепенно менялся от гранулированного к игле Структура, но форма кристалла не изменилась, в то время как электрод МО в одно и то же время в круге морфологии и кристаллической формы изменяется.
Для дальнейшего понимания взаимосвязи между эволюцией морфологии электродов и электрохимической стабильностью исследователи использовали твердотельный ЯМР in situ для наблюдения Na в разных циклах заряда и разряда. +В процессе интеркаляции / деинтеркализации положительных электродов Al-MO и MO было обнаружено, что пик 23Na МО-электрода во время заряда и разряда обнаружил различные изменения при разных потенциалах и циклах, что указывает на то, что электрод МО подвергается структурным изменениям в цикле. Пик спектра 23Na существенно не изменялся во время процесса заряда-разряда электрода Al-MO, и в первом цикле изменений не наблюдалось. Это указывает на то, что Na + имеет быструю и обратимую реакцию интеркаляции / деинтеркалирования на поверхности электрода Al-MO. Это показывает, что структура электрода Al-MO стабильна.
Исходя из вышеприведенных результатов испытаний, исследователи предполагают, что эволюция морфологии МО-электродов в течение цикла может следовать процессу «порошковой самосборки». Вставка / деинтеркализация Na + приводит к MnO 2Объем наночастицы изменяется, чтобы вызвать порошковую поверхность, и эти порошкообразные наночастицы показывают изменение морфологии после повторной сборки. В случае слабого склеивания повторно собранные микрочастицы могут отделяться от родителя и растворяться в электролите. С потерей активного материала электрода емкость будет постепенно уменьшаться. Для MnO 2Выполнить Al 3+Допинг может усилить связывание между порошкообразными частицами, что помогает улучшить MnO 2Структурная стабильность.
Некоторые из экспериментов в этом исследовании были объединены с самодельными статическими зондами на твердотельном ЯМР-спектрометре 600 МГц в Региональном центре крупных приборов в Хэфэйской стратегической энергии и материаловедении Академии наук Китая.
Спектр MnO2, легированного Al3 +, во время зарядки и разрядки, микроскопическая морфология и удельная емкость при комнатной температуре и 50 ° C
