高能球磨破碎铁掺杂δ-MnO_(2)对其电容提升的机理研究

摘要

层状结构的δ-MnO_(2)有利于离子扩散和电荷存储转移,但电导率差、比表面积小、结构团聚等缺陷限制了其电容性能。本工作提出了一种高效的辅助工艺,该工艺利用球磨的高能机械冲击力改善δ-MnO_(2)的团聚现象,使得致密片层状结构的δ-MnO_(2)的粒径显著减小、结构的有序性降低、更多有利于其氧化还原反应快速进行的活性位点被暴露,有利于赝电容和扩散电容的提升。通过研究材料的晶体结构、形貌特征以及元素组成,探究球磨对材料电化学储能的影响机制。电化学测试结果表明,球磨后的δ-MnO_(2)表现出更优异的电容性能。在电流密度为0.5 A·g^(-1)时,δ-MnO_(2)的比电容为237.5 F·g^(-1),较未球磨的δ-MnO_(2)纳米片提高250%;在0.5 A·g^(-1)的电流密度下循环10000次,δ-MnO_(2)仍能保持90.4%的初始电容。通过对球磨前后的δ-MnO_(2)电化学性能进行综合评估,证明了球磨辅助处理是提升其电容性能的有效手段。