[00327873]一种MnO2系三元复合超级电容器电极材料的制备

　　作为绿色环保的能量存储/转换装置，超级电容器广泛应用于人类生活的各个方面，也引起众多学者的研究兴趣。决定超级电容器性能的关键因素就是电极材料的好坏，因此，电极材料的研究也是开发具有更优性能的超级电容器的重点。超级电容器电极材料主要有过渡金属氧化物（RuO2、MnO2、NiO、Co3O4等）、导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等）以及碳基材料（石墨烯、碳纳米管等）三大类。其中过渡金属氧化物具有较高的理论比电容，可以通过快速可逆的氧化还原反应产生电容，储存能量，但是导电性较差导致其实际比电容不高，将其与导电聚合物、碳基材料复合提高其导电性，可以很好地解决这个问题。

　　针对现有技术中存在的问题，本发明选用了成本较低、资源丰富且无污染的常规材料Co3O4和MnO2，将其与导电性较好且相对不太容易被氧化的聚苯胺复合，成功地设计了一种核-核-壳异质结构。以泡沫镍为集流体，将水热法制备的Co3O4纳米线阵列作为内核，并提供一部分电容，在Co3O4骨架上恒电位沉积上一层聚苯胺薄膜作为外核，储存一部分电荷并为电子快速传递提供有效的途径，提高材料导电性，最后水热法制得的二氧化锰作为外壳，进一步提高材料的电容性能，从而得到可以用作超级电容器电极的三元纳米复合材料Co3O4/PANI/MnO2。

　　本研究以泡沫镍为基底，设计制备出了一种以水热法制得的Co3O4纳米线阵列为内核，电化学沉积的聚苯胺薄膜为外核，水热法制得的MnO2为外壳的核-核-壳异质结构，对其进行电化学测试，表现出良好的电容性能、倍率性能和循环稳定性能，是一种很好的超级电容器的电极材料。本研究提供的制备方法简单，成本较低。

　　性能指标

　　比电容大 Co3O4/PANI/MnO2电极材料在电流密度1 A·g-1时达到2324。4 F·g-1，在电流密度10 A·g-1，比电容达到1686。7 F·g-1。

　　复合材料的循环稳定性很好，具有较长寿命。1000次循环，电极材料的比电容由1686。7 F·g-1增加到1938。3 F·g-1，容量保持率高达114。9 %。

　　应用范围

　　适用于超级电容器或者电池电极材料等。