[发明专利]一种rGO/MnOx纳米复合物工作电极及其制备方法和用途

摘要

本发明涉及一种以rGO/MnO_x纳米复合物为活性物质的工作电极，属于电化学储能器件技术领域。rGO/MnO_x纳米复合物工作电极，以rGO/MnO_x样品为活性物质，将活性物质与导电剂、粘合剂在溶剂中研磨混合后，涂敷在集流体上而得。工作电极的质量比容量（以工作电极上的活性物质质量计），在1 A/g下为240‒330 F/g，在20 A/g下容量保持率（相对于1 A/g）分别为70‒90%。本发明还提供所述工作电极的制备方法。本发明的工作电极具有较高的质量比容量和优良的倍率性能。

主权项

1.一种rGO/MnO_x纳米复合物工作电极，以rGO/MnO_x纳米复合物为活性物质，将活性物质与导电剂、粘合剂在溶剂中研磨混合后，涂敷在集流体上而得；所述工作电极的质量比容量，在1A/g下为240‑330F/g，在20A/g下容量保持率为70‑90％；所述rGO/MnO_x纳米复合物，是rGO纳米片和镶嵌在纳米片上的尺寸为10‑90nm的MnO_x颗粒组成的；rGO/MnO_x纳米复合物中，MnO_x的x＝1～2；rGO/MnO_x纳米复合物中，MnO_x的质量百分含量分别为20％～40％；rGO/MnO_x纳米复合物中，MnO_x为MnO₂、Mn₃O₄和Mn₂O₃的混合物；rGO/MnO_x纳米复合物的TEM图，晶格条纹显示0.263nm、0.252nm和0.243nm物象；所述导电剂为碳黑导电剂、石墨导电剂；所述集流体为不锈钢丝网、泡沫镍、泡沫铜；所述粘合剂为聚偏氟乙烯；所述溶剂为N‑甲基吡咯烷酮；所述rGO/MnO_x纳米复合物的制备方法，包括下列步骤：a.将膨胀石墨和浓硫酸混合，然后在‑5～5℃下搅拌8～16h，得混合液A；膨胀石墨与浓硫酸的质量比为1：15～25；浓硫酸为90～98wt％的硫酸；b.往混合液A中加入高锰酸钾，加毕，在‑5～5℃下搅拌1～3h，然后在30～50℃下搅拌0.5～1.5h，得混合液B；高锰酸钾与膨胀石墨的质量比为2～5：1；c.往混合液B中加入温水，然后加入30wt％的双氧水，得亮黄色GO溶胶；温水为60‑70℃的水；温水的加入量为膨胀石墨质量的100～250倍；d.搅拌下往GO溶胶中滴加碱性水溶液，调GO溶胶的pH为3‑7，将pH调整后的GO溶胶离心、水洗、离心，重复操作2‑3次，得固体C，将固体C冷冻干燥，得固体D；双氧水的浓度为30wt％，双氧水的用量为膨胀石墨质量的15～40倍；碱性水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、水合肼、氨水、乙胺、二乙胺、三乙胺的水溶液，或它们的混合溶液；e.将固体D在惰性气体氛下于400～500℃热处理1.5～2.5h，自然冷却至室温，得rGO/MnO_x纳米复合物；惰性气体为氮气或氩气。