El supercondensador es un nuevo tipo de elemento de almacenamiento de energía, que se usa ampliamente en el arranque de la fuente de alimentación, fuente de alimentación de pulsos, militar, dispositivo de comunicación móvil, computadora y vehículo eléctrico debido a sus ventajas de gran capacidad , carga y descarga rápidas de corriente grande, y ciclo de vida prolongado. y otros campos de investigación. de acuerdo con los diferentes mecanismos de almacenamiento de energía,, los supercondensadores se pueden dividir en los siguientes tres tipos: doble eléctrico condensadores de capa, pseudocondensadores de Faraday y supercondensadores híbridos.

Los condensadores eléctricos de doble capa almacenan energía principalmente a través de la doble capa eléctrica formada en la interfaz entre electrodos/electrolitos, y estos condensadores tienen una alta densidad de potencia y un excelente rendimiento del ciclo.

Los pseudocondensadores de Faraday almacenan energía principalmente a través de reacciones rápidas y reversibles de adsorción/desorción química o redox en la superficie del electrodo o en el espacio bidimensional en la fase masiva. La reacción se caracteriza por la generación de corriente de Faraday, y su capacitancia específica teórica y la densidad de energía es 100 veces mayor que la de los capacitores eléctricos de doble capa.

los dos electrodos del supercondensador híbrido adoptan diferentes mecanismos de almacenamiento de energía respectivamente, un electrodo está hecho de pseudocondensador o material de electrodo de batería secundaria, y el otro electrodo está hecho de material de carbono de condensador de doble capa eléctrica. los supercondensadores híbridos utilizan principalmente óxidos metálicos como materiales de electrodos positivos y materiales de carbono como materiales de electrodos negativos. el material de electrodos es el principal índice de rendimiento que afecta directamente al supercondensador. los materiales de óxidos metálicos utilizados inicialmente como materiales anódicos son principalmente óxidos de metales nobles como el óxido de rutenio (ruo2) u óxido de iridio (iro2). la capacitancia específica del electrodo de película delgada hecho de ruo2 puede alcanzar 760 f/g, pero su alto precio y alta contaminación ambiental limitan su amplia aplicación. dióxido de manganeso (mno2) tiene funciones similares a ruo2, y sus ventajas tales como abundantes recursos, no toxicidad, fácil preparación, y respeto al medio ambiente se han convertido en uno de los materiales candidatos para reemplazar a los metales preciosos.

en la actualidad, los métodos para preparar mno2 incluyen principalmente el método hidrotermal, el método de deposición líquida, el método de fase sólida a alta temperatura, etc. sin embargo, el mno2 preparado por la mayoría de los métodos tiene un bajo rendimiento como un material de cátodo para supercondensadores, principalmente debido a la baja capacitancia específica de descarga y la mala estabilidad del ciclo. y otros problemas. esto limita la aplicación a gran escala de mno2 en la industria de los supercondensadores.

Con el fin de mejorar los problemas de baja capacitancia específica de descarga y mala estabilidad del ciclo del material del electrodo de mno2,, la presente invención diseña un método de preparación capaz de sintetizar de manera simple y rápida el material de electrodo de supercondensador mno2.

la presente invención se logra a través de las siguientes soluciones técnicas:

método de preparación de material de electrodo de supercondensador dióxido de manganeso:

(o obtener pirrol de materia prima (purificar a presión reducida antes de usar) y permanganato de potasio, respectivamente ,, la relación molar de pirrol y permanganato de potasio es 1: 0 . 5-1: 1;

(2) el monómero de pirrol obtenido se dispersa y disuelve en agua, completamente agitado para obtener la solución A; la relación de volumen de pirrol y agua es 1:25-1:50;

(3) se obtiene permanganato de potasio soluble en agua para obtener la solución B; el volumen de la solución B ganada es 2-3 veces el volumen de la solución A;

(4) la solución B se agrega lentamente en la solución A , y se agita la reacción durante 6-12 horas en condiciones de temperatura de 0 ~ 5 ℃;

(5) filtrar la solución de reacción para obtener un producto en polvo sólido, lavar con agua desionizada y etanol respectivamente, hasta que el filtrado sea incoloro; (6) seque el producto de polvo sólido lavado a 50-80 ° C durante 12-24 horas ,, es decir, , se obtiene el material de electrodo mno2 en polvo , que se utiliza para preparar el material de electrodo positivo del supercondensador .

En comparación con el estado de la técnica,, la presente invención tiene las siguientes ventajas:

1. el material del electrodo mno2 preparado mediante el método de la presente invención es un material amorfo en polvo, que no solo tiene una alta capacitancia específica, sino que también tiene una buena estabilidad electroquímica, y es un excelente electrodo positivo de supercondensador materiales.

2. el método de preparación de mno2 de la presente invención es simple y rápido, y resuelve el problema de la dificultad en la aplicación a gran escala de mno2 en la industria de los supercondensadores.

¿como hacerlo?

las realizaciones de la presente invención se describirán con mayor detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos .

la siguiente es la caracterización y el análisis del mno2 preparado por XRD, FT-IR, SEM, TEM, etc. usando varios instrumentos analíticos. en los siguientes ejemplos, el pirrol en la materia prima se purificó por destilación al vacío antes de su uso, y la relación molar de pirrol a permanganato de potasio fue la relación molar de pirrol a permanganato de potasio después de la purificación.

(1) obtener materia prima pirrol y permanganato de potasio respectivamente, la relación molar de pirrol y permanganato de potasio es 1:0.6;

(2) el monómero de pirrol obtenido se dispersa y disuelve en agua, completamente agitado para obtener la solución A; la relación de volumen de pirrol y agua es 1:25;

(3) se obtiene permanganato de potasio soluble en agua para obtener la solución B; el volumen de la solución B ganada es 3 veces el volumen de la solución A;

(4) la solución B se agrega lentamente a la solución A, y se agita la reacción durante 8 horas en condiciones de temperatura de 5 ℃;

(5) filtrar el producto de reacción para obtener un precipitado sólido en polvo, lavar el precipitado con agua desionizada y etanol respectivamente, hasta que el filtrado sea incoloro;

(6) secado al vacío del producto de polvo sólido lavado a 60 °C. durante 18 h para obtener material de electrodo mno en polvo, que se puede usar para preparar material de electrodo positivo de supercondensador.