亮点
- 石墨烯泡沫（Gii）通过电流脉冲电沉积桦锰矿二氧化锰，在 10 mA/cm2 电流密度下的最大电容为 530 mF/cm2，而在相同电流密度下，电静电沉积的最大电容为 385 mF/cm2，循环伏安沉积的最大电容为 240 mF/cm2。
- 电流脉冲二氧化锰电极表现出更好的速率能力（从 0.5 mA/cm2 到 20 mA/cm2 的转换过程中电容保持率为 61%）和循环保持率（5000 个循环后为 93%）。
- 研究表明，石墨烯泡沫的轻度电氧化作用可将基线电容从原始电极的 2.5 mF/cm2 提高到 35 mF/cm2，这是由于功能化石墨烯产生了假电容，通过红外光谱可识别出表面羟基 (-OH) 和 C=O 基团。
摘要
在三维泡沫石墨烯基底上优化桦木酸盐二氧化锰（MnO2）涂层的电沉积路线可获得更大的电容。与循环伏安法或电静电沉积法相比，电流脉冲沉积法在 10 mA/cm2 电流速率下可获得的最高等面积电容为 530 mF/cm2，循环性能在 9000 次循环后保持率为 91%，并提高了速率能力。
在石墨烯泡沫中引入氧官能团增加了初始伪电容，并加快了二氧化锰晶粒的成核和生长速度，从而在 10 mA/cm2 电流速率下获得了 410 mF/cm2 的面积电容。不过，在这种情况下，在增加比电容的同时，通过阻抗光谱也能看到电荷存储的缓慢动力学。
使用原位拉曼显微镜研究了沉积 MnO2 薄膜的电荷存储机制，对峰值移动的分析表明，桦辉石 MnO2 的膨胀和收缩与 MnO2 界面上 Na 和 H+2O 的交换有关。
引言
电解质电池面临的主要挑战之一是提高单位面积的能量密度，但不能以牺牲功率密度或循环性为代价。可以通过扩大工作电压窗口或提高活性材料的比电容来提高能量密度。对于后者，常见的方法是加入金属氧化物，通过快速可逆的氧化还原反应增加系统的伪电容，从而提高能量含量[3]。
锰氧化物具有理论电容高、天然丰富、成本低、无毒以及适合在中性电解质中应用等优点，因此通常被选为此类应用的电极材料[4]。与利用高表面积紧密定向层中对立电荷分离的双层电容器不同，这些氧化物（以 MnO2 为例）中的能量存储是通过质子或碱阳离子的快速表面插层/萃取或通过电解质阳离子的表面吸附实现的。
论文
Electrodeposition of manganese dioxide coatings onto graphene foam substrates for electrochemical capacitors
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142433
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