[发明专利]应用于超级电容器的二氧化锰基复合材料的制备方法及其电化学性能测试方法

说明书

本发明公开了一种应用于超级电容器的二氧化锰基复合材料的制备方法，将片状碳化钛MXene与蒸馏水在烧杯中混合搅拌成悬浊液，并加入高锰酸钾溶液，密封、搅拌，制得二氧化锰基复合材料MnO₂/Ti₃C₂。将制备的二氧化锰基复合材料进行电化学性能测试，在5 mV/s的扫描速率下，拥有317.6F/g的高比电容，在2 A/g的电流密度下，具有332F/g的高比电容，具有较好的储能特性。在5000次充放电的条件下，电容器的效率保持在75%以上，说明具有较高的循环使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种应用于超级电容器的二氧化锰基复合材料的制备方法及其电化学性能测试方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

近年来，由于能源危机和环境污染，人们迫切需要寻求清洁能源(如太阳能、风能等)来替代传统的化石燃料。解决这一问题的关键在于优异的能量转换和存储系统。在众多的能量转换和存储系统系统中，超级电容器因其具有高容量、寿命长以及绿色环保等特点而受到越来越多的关注。然而电极材料的选择对超级电容器性能制约的影响较大，开发新型电极材料同时提高比电容和导电性是当前提高超级电容器性能所面临的挑战。

二氧化锰是一种理论电容量高、成本较低且简单易得的赝电容电极材料，一直是超级电容器电极材料的研究热点。但单一的二氧化锰导电性和稳定性较差，限制其在电极材料中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种应用于超级电容器的二氧化锰基复合材料的制备方法及其电化学性能测试方法，解决目前储能设备循环寿命短、功率密率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于超级电容器的二氧化锰基复合材料的制备方法，将片状碳化钛MXene与蒸馏水在烧杯中混合搅拌成悬浊液，并加入高锰酸钾溶液，密封、搅拌，制得二氧化锰基复合材料MnO₂/Ti₃C₂。

优选地，碳化钛MXene与蒸馏水的质量体积比为1:1，加入的高锰酸钾溶液与蒸馏水的体积比为5:1，高锰酸钾溶液的质量百分比浓度为80％。

优选地，反应时间为35.5～36.5小时，反应温度为23～27℃。

本发明还提供上述的方法制备的二氧化锰基复合材料的电化学性能测试方法，包括：

将制得的二氧化锰基复合材料MnO₂/Ti₃C₂洗涤、干燥后，与乙炔黑混合研磨，加入聚四氟乙烯乳液作为粘结剂，并将研磨后的混合物涂覆于两片相同规格的泡沫镍之间，通过压片机制成电极片；

将制得的电极片作为工作电极，在三电极测试体系下对其电化学性能进行测试。

优选地，所述洗涤采用蒸馏水洗涤，干燥条件为50℃恒温干燥。

优选地，所述二氧化锰基复合材料MnO₂/Ti₃C₂、乙炔黑、聚四氟乙烯乳液的质量比为16:3:1。

优选地，所述泡沫镍规格为2厘米*1厘米*0.1厘米；压片条件为在压强5兆帕的压片机中保持1分钟。

优选地，所述三电极测试体系中所用的参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂片电极，所用电解液为1mol/L Na₂SO₄溶液。

优选地，对其电化学性能进行测试具体包括：分别在5、10、20、50、100mV/s的扫描速率下进行循环伏安法测试；分别在1、2、4、6、8、10A/g的电流密度下进行恒流充放电测试；在10A/g的电流密度下，对材料进行5000次充放电测试。

本发明所达到的有益效果：