supercapacitor é um novo tipo de elemento de armazenamento de energia, que é amplamente utilizado na fonte de alimentação de partida, fonte de alimentação de pulso, militar, dispositivo de comunicação móvel, computador e veículo elétrico devido às suas vantagens de grande capacidade , carregamento e descarregamento rápido de grande corrente, e ciclo de vida longo. e outros campos de pesquisa. de acordo com os diferentes mecanismos de armazenamento de energia, os supercapacitores podem ser divididos em três tipos: elétrico duplo- capacitores de camada, pseudocapacitores de faraday e supercapacitores híbridos.

capacitores elétricos de dupla camada armazenam principalmente energia através da dupla camada elétrica formada na interface entre eletrodos/eletrólitos, e esses capacitores possuem alta densidade de potência e excelente desempenho de ciclo.

Os pseudocapacitores de faraday armazenam principalmente energia através de reações químicas rápidas e reversíveis de adsorção/dessorção ou reações redox na superfície do eletrodo ou no espaço bidimensional na fase de massa. a reação é caracterizada pela geração de corrente de faraday, e sua capacitância específica teórica e a densidade de energia é 100 vezes maior do que a dos capacitores elétricos de dupla camada .

os dois eletrodos do supercapacitor híbrido adotam diferentes mecanismos de armazenamento de energia respectivamente, um eletrodo é feito de pseudocapacitor ou material de eletrodo de bateria secundária, e o outro eletrodo é feito de material de carbono de capacitor elétrico de dupla camada. supercapacitores híbridos usam principalmente óxidos metálicos como materiais de eletrodos positivos e materiais de carbono como materiais de eletrodos negativos. o material do eletrodo é o principal índice de desempenho que afeta diretamente o supercapacitor. os materiais de óxidos metálicos inicialmente usados como materiais anódicos são principalmente óxidos de metais nobres como o óxido de rutênio (ruo2) ou óxido de irídio (iro2). a capacitância específica do eletrodo de filme fino feito de ruo2 pode chegar a 760 f/g, mas seu alto preço e alta poluição ambiental limitam sua ampla aplicação. dióxido de manganês (mno2) tem funções semelhantes ao ruo2, e suas vantagens como recursos abundantes, não toxicidade, fácil preparação, e respeito ao meio ambiente tornaram-se um dos materiais candidatos para substituir metais preciosos.

atualmente, os métodos para preparar mno2 incluem principalmente método hidrotérmico, método de deposição líquida, método de fase sólida de alta temperatura, etc. no entanto, mno2 preparado pela maioria dos métodos tem um desempenho ruim como um material catódico para supercapacitores, principalmente devido à baixa capacitância específica de descarga e baixa estabilidade do ciclo. e outros problemas. isso limita a aplicação em larga escala de mno2 na indústria de supercapacitores.

a fim de melhorar os problemas de baixa capacitância específica de descarga e baixa estabilidade de ciclo do material do eletrodo mno2 ,, a presente invenção projeta um método de preparação capaz de sintetizar de forma simples e rápida o material de eletrodo supercapacitor mno2.

a presente invenção é alcançada através das seguintes soluções técnicas:

método de preparação de material de eletrodo supercapacitor dióxido de manganês:

(para obter a matéria-prima pirrol (purificação sob pressão reduzida antes do uso) e permanganato de potássio respectivamente, a proporção molar de pirrol e permanganato de potássio é 1:0.5-1:1;

(2) o monômero de pirrol obtido é disperso e dissolvido em água, totalmente agitado para obter a solução A; a proporção em volume de pirrol e água é de 1:25-1:50;

(3) o permanganato de potássio solúvel em água é obtido para obter a solução B; o volume da solução B adquirida é 2-3 vezes o volume da solução A;

(4) a solução B é adicionada lentamente na solução A, e a reação de agitação 6-12 horas sob 0 ~ 5 ℃ de condições de temperatura;

(5) filtrar a solução reaccional para obter o produto em pó sólido, lavar com água desionizada e solvente etanol respectivamente, até o filtrado ficar incolor; (6) secar o produto em pó sólido lavado a 50-80 ° C por 12-24 horas , ou seja , o material do eletrodo mno2 pó é obtido , que é usado para preparar o material do eletrodo positivo do supercapacitor .

em comparação com a técnica anterior,, a presente invenção tem as seguintes vantagens:

1. o material do eletrodo mno2 preparado pelo método da presente invenção é um material amorfo pulverulento, que não apenas possui alta capacitância específica, mas também possui boa estabilidade eletroquímica, e é um excelente eletrodo positivo de supercapacitor materiais.

2. o método de preparação de mno2 da presente invenção é simples e rápido, e resolve o problema da dificuldade na aplicação em larga escala de mno2 na indústria de supercapacitores.

como fazer isso?

as modalidades da presente invenção serão descritas em mais detalhes abaixo com referência aos desenhos anexos.

o seguinte é a caracterização e análise do mno2 preparado por XRD, FT-IR, SEM, TEM, etc. usando vários instrumentos analíticos. nos seguintes exemplos, o pirrol na matéria-prima foi purificado por destilação a vácuo antes do uso, e a razão molar de pirrol para permanganato de potássio foi a razão molar de pirrol para permanganato de potássio após a purificação.

(1) obter a matéria-prima pirrol e permanganato de potássio respectivamente, a razão molar de pirrol e permanganato de potássio é 1:0.6;

(2) o monômero de pirrol obtido é disperso e dissolvido em água, totalmente agitado para obter a solução A; a proporção em volume de pirrol e água é de 1:25;

(3) o permanganato de potássio solúvel em água é obtido para obter a solução B; o volume da solução B adquirida é 3 vezes o volume da solução A;

(4) a solução B é adicionada lentamente na solução A, e a reação de agitação 8 horas sob 5 ℃ de condições de temperatura;

(5) filtrar o produto da reação para obter precipitado pulverulento sólido, lavar o precipitado com água desionizada e solvente etanol respectivamente, até que o filtrado fique incolor;

(6) secagem a vácuo do produto em pó sólido lavado a 60°C. por 18h para obter material de eletrodo mnopó, que pode ser usado para preparar material de eletrodo positivo de supercapacitor.