膨胀石墨/MnO₂超级电容器电极材料中膨胀石墨的作用机制

作者：桂阳; 曾靖宇; 范宝安; 张春桃

来源：复合材料学报, 2022, 39(01): 242-249.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20210313.001

• 超级电容器
• 二氧化锰
• 石墨
• 复合材料
• 机制

采用一种简便的方法制备出了单相α-MnO2和膨胀石墨（EG）/MnO2复合物。实验结果表明EG/MnO2复合物有着比单相α-MnO2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/MnO2复合物中出现了δ相MnO2 （δ-MnO2为层状结构,相较于α-MnO2更加有利于离子的扩散和传输）,δ-MnO2大约占复合物总质量的30wt%,EG占3.4wt%。EG/MnO2复合物的电荷转移电阻显著低于单相α-MnO2。EG/MnO2的比表面积为38.7 m2·g-1,而单相α-MnO2的比表面积只有21.6 m2·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MnO2在其上沉积形成了层状的δ-MnO2,同时抑制了MnO2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。

• 单位
  武汉科技大学