[发明专利]一种正极及其在超级电容器中的应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种正极及其在超级电容器中的应用。

背景技术

MnO₂ 由于其较高的理论比电容，成本低廉，无污染，毒性低，电位窗口宽等特点被广泛应用于超级电容器的正极材料。但是，目前所制备的MnO₂电极普遍具有水溶液中实际比容量低、循环寿命差的缺点，使实际应用受到限制。其原因主要有以下两点：1.压片法制备的电极活性材料的利用率较低，造成电极容量不理想。2. MnO₂电极材料本身的机械强度较低、Mn氧化物结构不稳定、水溶液中MnO₂过还原会导致其溶解等限制了电极的循环寿命。

为了解决MnO₂电极的上述缺点，Jamie Gomez 等人以Mn(NO₃)₂ 和CoSO₄ 混合溶液共沉积得到Co-Mn复合电极，他们研究了钴锰不同比例的性质，得到Mn:Co=3.23:1时性质最好，但采用混合沉积时各元素比难以控制，且容易带入杂质，更重要的是共沉积得到的Co-Mn复合电极并没能提升循环寿命。因此，如何更好的提升电极的循环寿命及电极容量是现有MnO₂电极应用中需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有作为正极的MnO₂电极循环寿命差，容量低的缺点，提供一种具有较好容量性质和循环寿命的MnO₂正极。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种正极，包括基体，在所述基体上负载有MnO₂，其特点在于：所述MnO₂的表面负载有Co₃O₄。

进一步，所述Co₃O₄的负载量为0.05～0.5mg/cm^-2。

进一步，所述MnO₂的负载量为3.2～3.4 mg/cm^-2。

进一步，所述基体为泡沫镍。

上述正极的制备方法，包括如下步骤：

（1）先在基体上电沉积MnO₂；

（2）再在电沉积的MnO₂基体上电沉积钴氢氧化物，然后再热处理。

热处理是将氢氧化钴脱水转化成氧化物，热处理温度可控制在200～400℃。

上述正极作为超级电容器的正极。

有益效果，与现有的MnO₂正极相比，本发明在MnO₂电极的表面负载微量的Co₃O₄后，能显著提高电极的循环寿命，增强其比容量的同时还可以降低MnO₂电极的电阻。

附图说明

图1为本发明正极的X-射线粉末衍射（XRD）谱图。

图2为本发明正极中单独钴氧化物的X-射线粉末衍射（XRD）谱图。

图3为本发明正极的扫描电镜（SEM）图片、EDX图及透射电镜(TEM)图片。

图4为本发明正极的循环伏安图。

图5为S_2.0mg，S_1.3mg，S_0.7mg，S_0.3mg，S_0.2mg的比容量和循环寿命图。

图6为S_200℃，S_300℃和S_400℃的循环寿命图。

图7为S_0.15M，S_0.1M，S_0.05M，S_0.01M，S_0.005M的比容量和循环寿命图。

图8为本发明正极的交流阻抗图。

图9为S_0.7mg和S_0mg的循环寿命图。

图10为覆钴MnO₂超级电容器和MnO₂超级电容器的循环寿命图。

图11为覆钴MnO₂超级电容器和MnO₂超级电容器在恒电流为3mA的条件下的充放电曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。