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Co_3O_4/碳纳米管复合电极的电容性能研究

卿小霞;刘素琴;黄可龙;杨幼平;李艳华

  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Co_3O_4。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~(-1)KOH溶液中,—0.4~0.46V(vs SCE)电位范围内,Co_3O_4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Co_3O_4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Co_3O_4/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Co_3O_4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Co_3O_4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Co_3O_4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Co_3O_4电极电荷转移电阻是1.5Ω,Co_3 O_4/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。……