Co₃O₄/碳纳米管复合电极的电容性能研究

【作者】 卿小霞； 刘素琴； 黄可龙； 杨幼平； 李艳华；

【机构】 中南大学化学化工学院；

【摘要】 用溶剂热法以醋酸钴为原料,以正丁醇、水为溶剂,以聚乙二醇为分散剂,密封后于160℃下反应16h,制备了纳米Co₃O₄。用IR、XRD和SEM对产物的物相和形貌进行了表征。通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试对产物的电化学性能进行表征。结果表明,在2mol·L^-1KOH溶液中,—0.4～0.46V（vs SCE）电位范围内,Co₃O₄电极材料表现出良好的电容特性,单电极初始比容量达118.5F·g^-1。在Co₃O₄原料中加入多壁碳纳米管（MWCNTs）,在与上述溶剂热法相同的合成条件下,制备了Co₃O₄/碳纳米管复合材料。对该复合材料制备的电极（活性材料:乙炔黑:PTFE=75:15:5）的电容特性进行了研究。电化学测试结果表明,在纳米Co₃O₄中掺入一定量的碳纳米管能够提高材料的导电性,改善其电化学性能。电流密度从0.2A·g^-1升到1.8A·g^-1时,纯纳米Co₃O₄电极比电容衰减率为31%,碳纳米管质量比为20%的复合电极的比电容衰减率下降到20%（如图1所示）。复合电极的比电容衰减率比纯Co₃O₄电极小。复合电极比电容随着掺入的碳纳米管质量比的增加而下降,特别是在0.2A·g^-1的小电流密度下。在—0.1V的电压下,纯Co₃O₄电极电荷转移电阻是1.5Ω,Co₃ O₄/MWCNTs复合电极的电荷转移电阻是0.5Ω,有所下降（如图2所示）。这是由于碳纳米管在复合电极中形成了导电性良好的电荷运输通道,有利于电子传输,减小活性物质间的电荷传递阻力,因此电流密度逐渐增大时电极比电容衰减率较小。更多还原