纳米氧化钌复合电极材料回收的制备

  在节能环保日益成为主题的今天,绿色环保能源、混合动力汽车、电动汽车以及高端消费电子产品快速发展,人们对电源装置尤其是移动电源设备的要求也越来越多样化。电源装置不仅要求具有高的能量密度,而且要具有高的功率密度,传统的电容器和蓄电池已经不能满足新型电子设备的要求。一种新型的绿色环保储能元器件—超级电容器,因兼具有传统电容器高的功率密度和普通电池高的能量密度等突出优点,正在被广泛运用在交通能源、智能电网、国防武器等高端领域,随着超级电容器性能的不断改善,未来在小功率设备、绿色环保新能源等方面可以完全取代蓄电池,因此对超级电容器的研究具有广阔的应用前景。本文以氧化钌电极材料为研究对象,采用不同的制备方法和工艺,制备了不同体系的氧化钌基复合电极材料,包括氧化钌/氧化铜复合电极材料、氧化钌/活性炭复合电极材料,氧化钌/氧化锰复合电极材料,通过SEM、XRD、TGA等分析表征手段以及循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗谱等电化学测试方法,对其进行电化学性能测试。主要研究内容如下:1.采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法分别制备了无定型纳米氧化钌和氧化铜电极材料。系统的研究了氧化钌/氧化铜复合电极在不同电解液、粘结剂、电极成型压力下的电化学性能。结果表明:复合电极材料中氧化铜含量为30%时,电解液选择为2mol/L KOH,粘结剂PVDF含量为7%,电极成型压力在10MPa下复合电极性能最佳,比容量可达643F/g,等效串联内阻为0.12Ω,1000次循环充放电之后,比容量仍保持在81.3%。2.通过液相共沉积法制备了氧化钌/活性炭复合电极材料,系统的研究了复合电极的电化学性能,同时讨论了导电剂CNTs、AB、KS6石墨、Super P Li对复合电极的性能影响。结果表明:改性活性炭的加入提高了氧化钌的导电性能,活性炭含量为30%,导电剂为CNTs时复合电极的电化学性能最佳,比容量达到689F/g,内阻为0.19Ω,800次循环充放电之后容量基本保持在稳定的状态。3.采用水热合成反应法制备了纤维直径大约为100nm,长度在1.5μm左右的纳米纤维状二氧化锰电极材料,初步研究了氧化钌所占质量比60%时复合电极的电化学性能。结果表明:复合电极在电流密度为4mA/cm2下,比容量为352F/g,且在循环充放电500次之后比容量仍保持在85.3%左右。