一种正极及其在超级电容器中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种正极，该正极包括基体，在所述基体上负载有MnO2，所述MnO2的表面负载有Co3O4。该正极的制备包括如下步骤：（1）先在基体上电沉积MnO2；（2）再在电沉积了MnO2的基体上电沉积钴氢氧化物，然后再热处理。本发明的正极可显著提高MnO2电极的循环寿命，增强其比容量的同时还可以降低MnO2电极的电阻。该正极可作为超级电容器的正极。
【专利说明】一种正极及其在超级电容器中的应用
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种正极及其在超级电容器中的应用。
【背景技术】
[0002]MnO2由于其较高的理论比电容，成本低廉，无污染，毒性低，电位窗口宽等特点被广泛应用于超级电容器的正极材料。但是，目前所制备的MnO2电极普遍具有水溶液中实际比容量低、循环寿命差的缺点，使实际应用受到限制。其原因主要有以下两点:1.压片法制备的电极活性材料的利用率较低，造成电极容量不理想。2.MnO2电极材料本身的机械强度较低、Mn氧化物结构不稳定、水溶液中MnO2过还原会导致其溶解等限制了电极的循环寿命。
[0003]为了解决MnO2电极的上述缺点，Jamie Gomez等人以Mn (NO3) 2和CoSO4混合溶液共沉积得到Co-Mn复合电极，他们研究了钴锰不同比例的性质，得到Mn:Co=3.23:1时性质最好，但采用混合沉积时各元素比难以控制，且容易带入杂质，更重要的是共沉积得到的Co-Mn复合电极并没能提升循环寿命。因此，如何更好的提升电极的循环寿命及电极容量是现有MnO2电极应用中需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有作为正极的MnO2电极循环寿命差，容量低的缺点，提供一种具有较好容量性质和循环寿命的MnO2正极。
[0005]本发明实现上述目的所采用的技术方案如下:
一种正极，包括基体，在所述基体上负载有MnO2，其特点在于:所述MnO2的表面负载有
CO3O4 °
[0006]进一步，所述Co3O4的负载量为0.05?0.5mg/cnT2。
[0007]进一步,所述MnO2的负载量为3.2?3.4mg/cm_2。
[0008]进一步，所述基体为泡沫镍。
[0009]上述正极的制备方法，包括如下步骤:
(1)先在基体上电沉积MnO2；
(2)再在电沉积的MnO2基体上电沉积钴氢氧化物，然后再热处理。
[0010]热处理是将氢氧化钴脱水转化成氧化物，热处理温度可控制在200?400°C。
[0011]上述正极作为超级电容器的正极。
[0012]有益效果，与现有的MnO2正极相比，本发明在MnO2电极的表面负载微量的Co3O4后，能显著提高电极的循环寿命，增强其比容量的同时还可以降低MnO2电极的电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明正极的X-射线粉末衍射(XRD)谱图。
[0014]图2为本发明正极中单独钴氧化物的X-射线粉末衍射(XRD)谱图。
[0015]图3为本发明正极的扫描电镜(SEM)图片、EDX图及透射电镜(TEM)图片。[0016]图4为本发明正极的循环伏安图。
[0017]图5 为 S2.Qmg，Sh3mg, S0.7fflg, S0.3fflg, Sa2mg 的比容量和循环寿命图。
[0018]图6 为 S2tltrc, S3cic^P S4tltrJA循环寿命图。
[0019]图7 为 S0.15M，S0.1M, S0.05M，S0.01M，S0.005M 的比容量和循环寿命图。
[0020]图8为本发明正极的交流阻抗图。
[0021 ]图9为S。.7mg和Stlmg的循环寿命图。
[0022]图10为覆钴MnO2超级电容器和MnO2超级电容器的循环寿命图。
[0023]图11为覆钴MnO2超级电容器和MnO2超级电容器在恒电流为3mA的条件下的充放电曲线图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0025]将市售泡沫镍(厚度为1.8mm,孔密度为110PPI)裁成小片,然后浸泡于丙酮中，超声处理几分钟之后用二次水冲洗干净，再将其浸泡于体积比为1:2 (37.5被％的浓盐酸:二次水)的盐酸水溶液中超声几分钟，然后用二次水冲洗多次至中性。
[0026]以上述处理好晾干的泡沫镍为工作电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，钼片电极为对电极。首先以Mn(CH3COO)2A溶液为电解液，在电压为1.0 V左右(vs.SCE)下进行电沉积，通过控制沉积电量来控制MnO2的负载量。将第一步电沉积后的电极用蒸馏水反复洗涤数次后，然后再以Co(NO3)2水溶液为电解液，在-1.0V左右的电压下进行电沉积(具体条件见表1)。沉积过程完成之后，将工作电极浸泡于二次水中，换洗数次，将工作电极从二次水中取出，置于干净的滤纸上。晾干后，在管式炉中热处理(温度范围在200~400°C )，将电沉积所得的氢氧化物转化为氧化物以得到本发明的正极。正极上活性物质的负载量通过称重得到，按单位电沉积面积上的负载质量计算，控制电沉积的总负载量为3.25~3.9mg/cm2，其中，MnO2的负载量约为3.2~3.4mg/cnT2。[0027]表1电极制备条件的优化
【权利要求】
1.一种正极，包括基体，在所述基体上负载有MnO2，其特征在于:所述MnO2的表面负载有 Co3O4。
2.根据权利要求1所述正极，其特征在于:所述Co3O4的负载量为0.05?0.5mg/cm_2。
3.根据权利要求1?2任一所述正极,其特征在于:所述MnO2的负载量为3.2?3.4mg/cm 2。
4.根据权利要求1?2任一所述正极，其特征在于:所述基体为泡沫镍。
5.权利要求1所述正极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)先在基体上电沉积MnO2； (2)再在电沉积了MnO2的基体上电沉积钴氢氧化物，然后再热处理。
6.权利要求1所述正极的应用，其特征在于，所述正极作为超级电容器的正极。
【文档编号】H01G11/46GK104008887SQ201410216992
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】徐彩玲, 赵永青, 张漩, 辛宾宾 申请人:兰州大学