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金属氧化物在电化学电容器中的应用

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:例如钌具有含N配位体的络合物和氧化物,这些化合物常常是非化学计量的。然而,一些价格较低的过渡金属氧化物如MnO2、NiOx等也具有与RuO2相同的性能,其中MnO2因其价格低廉、容易制备、无毒、储量丰富、环境友好等优点引起了广泛关注。

金属氧化物在电化学电容器中的应用

1844年俄罗斯喀山大学的K.K.Klaus发现了钌元素,并以其发现地的名字命名。钌可以组成多种具有独特性质的化合物。例如钌具有含N配位体的络合物和氧化物(RuO2),这些化合物常常是非化学计量的。

最初的金属氧化物主要采用氧化钌和氧化铱等贵重金属,其中RuO2是最常用的赝电容电极材料,其电化学过程可归纳为

采用热分解氧化法制备的RuO2薄膜电极,其单电极比容量可达380 F/g,在低温环境下采用溶胶凝胶法制备的无定形水合电极材料RuO2·xH2O的比电容高达720 F/g。尽管贵金属普遍具有比较理想的比电容,但其强烈的毒性、昂贵的价格以及对环境的污染限制了它们的广泛应用。然而,一些价格较低的过渡金属氧化物如MnO2、NiOx等也具有与RuO2相同的性能,其中MnO2因其价格低廉、容易制备、无毒、储量丰富、环境友好等优点引起了广泛关注。

MnO2的制备方法主要包括:液相共沉淀法、sol−gel法、固相法、电沉积法和机械混合法等。截至目前,MnO2存储电荷的方式有两种机理:(www.xing528.com)

机理一:基于在氧化锰表面吸附电解液阳离子(C+):

其中C+=H+,K+,Li+,Na+

机理二:在材料的本体内嵌入H+或Na+之类的金属阳离子(C+),同时析出氧气:

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