以碳布为基底的氧化锰柔性复合电极材料的制备

高 波，赵成爱

(吉林农业大学资源与环境学院，吉林 长春 130118)

近年来，由于MnO2具有很高的理论比电容值(电势窗口1V时1110F·g-1)，环境友好以及廉价等优点，可以作为一种理想的电极材料而受到研究者们的广泛关注[1-4]。实际上，MnO2电极只有当沉积质量很小的时候(通常小于0.5g·cm-2)才会接近其理论比电容值[5-6]。但是，作为电化学电容器而言，如此少的活性物质很难得到实际应用。商业上的电极材料要求活性物质的质量要在8～10mg·cm-2[7-8]。但是，当MnO2质量太大时，其非导电性会阻碍电子传输，而且离子传输也会由于其紧密的结构和堆积较厚的膜层而受到阻碍。这就导致了MnO2电极的比电容和倍率性能会随着质量和厚度的增加而相应降低。

将MnO2沉积在三维结构的基底表面，可以改善其高质量沉积时的性能[9-10]。另外，MnO2电极的比电容也可以通过改善其固有的导电性而得到相应的提高。电化学方法是一种常用的合成MnO2材料的方法。但是，多数使用该方法沉积的MnO2具有无定型结构，并且导电性差[12]。这些MnO2材料通常混有低价态的锰元素，有研究表明，三价锰导电性要比MnO2低很多，进而影响材料的电化学性能[13]。使用高温煅烧方法可以提高氧化锰的结晶度[14]，同时消除低价锰。然而也会带来一些弊端，比如降低表面积，失去结晶水，这些都会影响氧化物晶格中离子传输性能[15-16]。本文中，我们在三维结构的碳布表面沉积氧化锰，然后通过温和的水热方法处理，有效提高了高质量氧化锰电极的比电容，同时也改进了其导电性。……