纳米多孔/陶瓷复合金属
2020-01-13

纳米多孔/陶瓷复合金属

准电容性过渡金属氧化物(例如MnO2)具有高理论静电容量、对环境友好、低成本,在自然界中丰富,因而作为非常有希望的电容器电极用材料物质之一而受到注目,但由于电子导电性劣,因而充放电速度受限,具有难以应用到高输出功率用途中的问题。在纳米多孔金(NPG)等纳米多孔金属上,利用伴有液相析出反应的镀覆在核金属(例如NPG)的表面上进行陶瓷(例如MnO2、SnO2)的堆积时,可得到具有独特结构特性的含有金属核部与陶瓷堆积部的纳米多孔金属‑陶瓷复合物。该复合材料为优异的功能材,作为高性能超级电容器(SC)装置用电极材料或LIB用电极材料显示出优异的性质。

在本发明的一个具体方式中,可利用陶瓷对纳米多孔金(NPG)进行修饰(装饰)。例如,MnO2在NPG多孔通道内部的壁表面上的堆积可以使用高锰酸钾水溶液,优选地可以使用在该高锰酸钾水溶液中添加例如肼等还原剂而成的水溶液。可酌情选择该高锰酸钾水溶液中的高锰酸钾的浓度从而得到目的MnO2层,例如,大致为0.01M〜1.0M、优选大致为0.05M〜0.20M、最优选大致为0.1M。可对该高锰酸钾水溶液中的肼的浓度进行酌情选择,从而得到目的MnO2层。MnO2在NPG表面的附着量也可通过控制反应时间来变化,例如,在肼气氛下使用

〔NPG/Sn02复合物的电化学性能分析〕

纳米多孔/陶瓷复合金属【

〔纳米多孔金陶瓷复合物的纳米多孔结构〕

i为所施加的电流,下式

非专利文献 10:Rudge,Α.;Davey,J.;Raistrick,I.;GottesfeldjS.;Ferraris,J.P.Conductingpolymersasactivematerialsinelectrochemicalcapacitors.J.PowerSource,47,89-107(1994)

对于保持去合金化状态的NPG,在其代表性的扫描电子显微镜(SEM)像中示出其为具有下述的孔且为多孔性的结构,该孔由具有约40nm的特征性长度的纳米孔通道与准周期性的金孔间隔壁以力'>乂卜)形成,在两方向连续连接(图lb)。观察到该纳米结晶Mn02在NPG纳米孔的通道中均匀镀覆(图1c)。若对镀覆处理的时间进行调整,则可控制Mn02堆积量。这通过使用能量分散型X射线分光分析(energydispersiveX-rayspectroscopy:EDS)对该Au/Mn02复合物进行元素分析而确认(图5)。

非专利文献44:J.Yang,M.Wachtler,M.Winter,J.0.Besenhard,Electrochem.Solid-StateLett.1999,2,161