锰氧化度对水钠锰矿电容性能的影响

高锰酸钾与盐酸在100 ℃回流反应制备层状水钠锰矿,改变盐酸用量调控水钠锰矿的锰平均氧化度(AOS),即Mn(Ⅳ)与Mn(Ⅲ)的相对含量。采用X射线衍射、扫描电镜、X射线吸收光谱等表征产物晶体结构、微观形貌、价态组成和键长等,考察锰平均氧化度对水钠锰矿理化性质与电容性能的影响。结果表明,随着盐酸用量增加,三维花球状水钠锰矿AOS降低,氧化度可调控为4.02,3.88和3.72,且组成花球的片层厚度有降低趋势,比表面积随之增大,层间K+和结晶水含量降低;水钠锰矿比电容量随氧化度升高而增大,其充放电过程中晶体内层间离子扩散速率显著影响电容性能。氧化度为4.02的水钠锰矿电化学性能最佳,比容量最大为232 F/g,200周循环保持为222 F/g,容量保持率为95.7%