二氧化锰基超级电容器的电荷储能机理研究进展

• 作者: 唐晓宁 朱绍宽 宁坚 杨兴富 胡敏艺 邵姣婧
• 来源期刊: 新型炭材料
• 关键词: 碳基材料 二氧化锰 电荷储能机理 超级电容器
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 综合评述|Reviews
• 页码范围: 702-710
• 页数: 9页
• 分类号: TB332|TM53
• 语种: 中文
• DOI: 10.1016/S1872-5805(21)60082-3

摘要

碳基材料(如碳纳米管、石墨烯和介孔碳)是典型的电化学双电层超级电容器电极材料.虽然碳基材料表现出优异的电化学稳定性能,但其比电容较低.因此,常用赝电容材料与其复合.赝电容材料中,二氧化锰(MnO2)因理论比电容高、价格低、储量丰富和环境友好等特点,被广泛应用于超级电容器中.然而,MnO2导电性能差、在循环充放电过程中相转变严重和体积变化大等问题,导致其在实际应用中常表现出较低的比电容.为了研发高性能MnO2/碳基超级电容器,必须深入研究其储能机理.因此,本文分析和总结了4种MnO2材料的电荷储能机理:电解液阳离子的表面吸附机理、电解液阳离子的嵌入-脱出机理、隧道储能机理和电荷补偿机理.虽然电荷补偿机理是涉及阳离子预先插入的MnO2(AxMnO2)材料,但4种机理的本质都是Mn3+和Mn4+之间的相互转化,且由于储能过程复杂,MnO2基超级电容器储能过程常是几种机理共同作用的结果.最后,对高性能MnO2/碳基超级电容器的前景进行了展望,对其面临的主要挑战和发展策略进行了总结.