基于Zn掺杂α-MnO₂的NH₄⁺混合电容器及其电化学性能研究

摘要

NH₄⁺混合电容器电极材料易溶解于酸性电解液，使材料主体结构坍塌，导致容量衰减过快，限制了NH₄⁺混合电容器的广泛应用。通过一步水热法制备了隧道结构的Znx MnO₂材料，并通过XRD、SEM、FTIR、XPS等手段对Znx MnO₂正极进行了表征。对Znx MnO₂材料进行电化学性能测试，Znx MnO₂材料在0.5 A/g的电流密度下容量稳定后可达350 F/g；采用隧道Znx MnO₂作为正极材料，商用活性碳作为负极，构成了一种新型的铵离子混合超级电容器（A-HSC）；该电容器可在0～1.6V的电压窗口内稳定工作，能量密度达86 Wh/kg，具有较高的电压窗口；在5 A/g的电流密度下循环5 000圈后仍有80%的容量，具有优异的循环稳定性。Znx MnO₂是一种很有前途的NH₄⁺储存电极材料，对构建新一代的水系铵离子电容器具有重要意义。

关键词

铵离子 / 正极材料 / 隧道结构 / 水系储能 / Zn²⁺掺杂