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面向锌离子电池的二氧化锰柔性电极制备及电化学性能
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作者 习爽 程溪明 +1 位作者 高兴伟 刘辉龙 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期2036-2045,共10页
二氧化锰(MnO_(2))作为锌离子电池常用的正极材料,在自然界中储量丰富、安全性好、理论容量高,受到研究学者的广泛关注.制备高性能锌离子电池的关键问题之一是构造具有稳定微观结构的阴极.本文选用具有优良导电性的柔性碳布(CC)作为基底... 二氧化锰(MnO_(2))作为锌离子电池常用的正极材料,在自然界中储量丰富、安全性好、理论容量高,受到研究学者的广泛关注.制备高性能锌离子电池的关键问题之一是构造具有稳定微观结构的阴极.本文选用具有优良导电性的柔性碳布(CC)作为基底,分别使用还原沉积法和电化学沉积法制备了碳布@二氧化锰(CC@MnO_(2))阴极,使用SEM、TEM、XRD、XPS等测试手段对两种工艺条件下得到的电极结构和形貌进行表征分析,探明了电极的微观结构组成.进一步将其组装成扣式锌离子电池,对比研究了不同工艺参数下电池的电化学性能.结果表明,还原沉积法中,使用0.40 mol·L^(-1)KMnO_(4)+0.50 mol·L^(-1)H_(2)SO_(4)的混合溶液制备的电极具备最优的储锌性能(电流密度在0.1 A·g^(-1)时能提供最大为291 m A·h·g^(-1)的放电比容量)、能量密度(293.3 W·h·kg^(-1)和循环稳定性(1 A·g^(-1))电流密度下进行1000次循环后,容量保持率为90.48%,库伦效率为99.87%).此外,通过对电极进行不同充放电状态下的非原位XRD和SEM检测,进一步探索了充放电过程的储能机制.本文深入探讨了基于还原沉积法的CC@MnO_(2)电极优化制备工艺,为高性能锌离子电池的开发提供了重要的参考依据. 展开更多
关键词 锌离子电池 二氧化锰 电化学沉积 还原沉积 储锌性能
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在KOH活化的激光诱导石墨烯上沉积MnO_(2)用于柔性平面微型超级电容器 被引量：2
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作者 习爽 高兴伟 +1 位作者 程溪明 刘辉龙 《新型炭材料（中英文）》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期913-924,共12页
柔性超级电容器具有超高的功率密度和超长的循环寿命,结合其结构的灵活性、轻质和形状多样性的特点,在储能领域具有巨大的应用潜力。发展柔性超级电容器首先要解决柔性电极制备的难题。本研究通过激光直写技术结合KOH活化得到高柔性、... 柔性超级电容器具有超高的功率密度和超长的循环寿命,结合其结构的灵活性、轻质和形状多样性的特点,在储能领域具有巨大的应用潜力。发展柔性超级电容器首先要解决柔性电极制备的难题。本研究通过激光直写技术结合KOH活化得到高柔性、高导电性的微孔石墨烯基底,即活化的激光诱导石墨烯(a-LIG),然后用电化学沉积法在其上沉积二氧化锰,成功开发出柔性a-LIG/MnO_(2)电极。在1 mol/L的Na_(2)SO_(4)电解质中,当电流密度为1 mA/cm^(2)时,复合a-LIG/MnO_(2)电极表现出304.61 mF/cm^(2)的高面积比电容。以a-LIG/MnO_(2)为阳极,a-LIG为阴极,PVA/H_(3)PO_(4)为凝胶电解质,组装了柔性非对称超级电容器,在功率密度为260.28μW/cm^(2)时其面积能量密度为2.61μWh/cm^(2),在电流密度为0.2 mA/cm^(2)时其面积比电容为18.82 mF/cm^(2),且5000次循环后电容保持率达到90.28%。此外,柔性a-LIG/MnO_(2)@a-LIG器件在弯曲状态下也表现出优异的电化学性能。这项工作为合理设计高性能的柔性超级电容器电极提供了一种简单和可扩展的方法,并可能为大规模制造平面柔性超级电容器提供新的途径。 展开更多
关键词 微型超级电容器 激光加工 柔性电极 多孔石墨烯
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