膨胀石墨/MnO_2超级电容器电极材料中膨胀石墨的作用机制

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单位武汉科技大学化学与化工学院;湖北省煤转化与新型碳材料重点实验室;
来源复合材料学报
出版年2022
期号01
摘要
采用一种简便的方法制备出了单相α-MnO_2和膨胀石墨(EG)/MnO_2复合物。实验结果表明EG/MnO_2复合物有着比单相α-MnO_2更高的比电容和更加优异的倍率性能。随后采用XRD、TG、EIS、BET等手段对复合材料中EG的作用机制进行了研究,结果发现在EG/MnO_2复合物中出现了δ相MnO_2 (δ-MnO_2为层状结构,相较于α-MnO_2更加有利于离子的扩散和传输),δ-MnO_2大约占复合物总质量的30wt%,EG占3.4wt%。EG/MnO_2复合物的电荷转移电阻显著低于单相α-MnO_2。EG/MnO_2的比表面积为38.7 m~2·g~(-1),而单相α-MnO_2的比表面积只有21.6 m~2·g~(-1),更大的比表面积使材料与电解液接触更为充分,从而降低了电荷转移电阻。综上,复合材料中EG的作用机制是通过自身的层状结构诱导了MnO_2在其上沉积形成了层状的δ-MnO_2,同时抑制了MnO_2颗粒的生长,增加了颗粒与电解液的接触面积,降低了电荷转移电阻,从而增大了比电容,也提高了其倍率性能。

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