[发明专利]一种掺杂二氧化锰超级电容器电极及其制备方法

权利要求书

1.一种掺杂二氧化锰超级电容器电极，其特征在于：所述掺杂二氧化锰超级电容器电极包括集流体以及均匀包覆在集流体上的包覆层，所述包覆层由掺杂元素的氧化物和二氧化锰组成；掺杂元素的氧化物在包覆层内呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的一种掺杂二氧化锰超级电容器电极，其特征在于：包覆层外表面的掺杂元素的氧化物的浓度大于包覆层内部掺杂元素的氧化物的浓度。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂二氧化锰超级电容器电极，其特征在于：包覆层中，掺杂元素与Mn的摩尔比为：0.05-0.2：1；所述包覆层厚度为0.5-50微米所述掺杂元素离子选自Ni、Co、Fe、Sn中的至少一种。

4.一种制备如权利要求1-3任意一项所述过渡金属高价氧化物电极的方法，，其特征在于包括下述步骤：

步骤一

在集流体表面制备锰金属镀层；得到带有锰金属镀层的集流体；

步骤二

将步骤一所得带有锰金属镀层的集流体浸泡于含掺杂元素离子的水溶液中，通过置换反应使锰金属镀层表面嵌入掺杂元素金属；得到待氧化处理的电极；

步骤三

以步骤二所得待氧化处理的电极为阳极，将所述阳极置于电解质溶液中，进行阳极氧化处理，阳极氧化处理的阳极即为掺杂二氧化锰超级电容器电极；所述电解质溶液为含有有掺杂元素离子的电解质溶液。

5.根据权利要求4所述的一种掺杂二氧化锰超级电容器电极及其制备方法；其特征在于：步骤二中，所述含掺杂元素离子的水溶液中，掺杂元素离子的浓度为0.1～0.5mol/L。

6.根据权利要求4所述的一种掺杂二氧化锰超级电容器电极及其制备方法；其特征在于：步骤二中，所述掺杂元素离子为Ni²⁺Fe²⁺、Sn²⁺、Co²⁺中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的一种掺杂二氧化锰超级电容器电极及其方法；其特征在于：步骤二中，将步骤一所得带有锰金属镀层的集流体浸泡于含掺杂元素离子的水溶液中，浸泡2～10分钟，得到待氧化处理的电极。

8.根据权利要求4所述的一种制备掺杂二氧化锰超级电容器电极的方法；其特征在于：步骤三中，所述电解质溶液中掺杂元素离子的浓度为0.05～0.1mol/L；所述掺杂元素离子选自Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Sn²⁺中的至少一种。

9.根据权利要求4所述的一种制备掺杂二氧化锰超级电容器电极的方法；其特征在于：步骤三中，所述电解质溶液中还含有碱金属硫酸盐；所述所述电解质溶液中，碱金属硫酸盐的浓度为0.5～1mol/L。

10.根据权利要求5所述的一种制备掺杂二氧化锰超级电容器电极的方法；其特征在于：步骤三中进行阳极氧化处理时，控制阳极的电流密度范围为1～10mA/cm²；控制电解质溶液的温度在30～60℃。