ساخت الکترودهای ابرخازنیِ نیکل منگنز اکسید (nimno3) نانوصفحه‌ای با استفاده از روش سنتز هیدروترمال

استفاده از سیستم‌های ذخیره انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان بهترین راه‌حل برای کاهش اثرات مضر سوخت‌های فسیلی شناخته شده است. ابرخازن‌ها به دلیل داشتن دانسیته توان بالا، پایداری چرخه ای زیاد و دانسیته انرژی مطلوب بیش از دیگر سیستم‌ها (باتری و پیل‌های سوختی) در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. استفاده از مواد الکترودی ارزان قیمت و در دسترس، کلید توسعه ابرخازن ها در مقیاس-های صنعتی و تجاری است. اکسید‌های نیکل و منگنز علاوه بر اینکه ارزان و در درسترس هستند، دارای ظرفیت ویژه تئوری بالایی هستند. با استفاده از این دو فلز در کنار هم می‌توان به یک نوع مورفولوژی با سایت‌های فعال الکتروشیمیایی زیاد دست یافت. در این پژوهش، ماده الکترودی نیکل منگنز اکسید (nimno3) با استفاده از روش هیدروترمال سنتز شد. سپس تست‌های مشخصه‌یابی xrd، ft-ir و sem جهت تعیین خواص کریستالوگرافیکی و مورفولوژیکی مورد استفاده قرار گرفتند. تست‌های مشخصه‌یابی نشان دادند که که ذرات رومبوهدرال nimno3 با ساختار مزو حفره‌ای به دست آمدند. این ساختار مزوحفره‌ای ناشی از اتصال غیر یکنواخت نانوصفحات nimno3 به یکدیگر است. با انجام تست‌های الکتروشیمیایی cv، gcd و eis مشخص شد که الکترود nimno3دارای عملکرد عالی ابرخازنی با ظرفیت ویژه خازنی f/g 444 در دانسیته جریان a/g 1 است. این عملکرد مربوط به زیاد بودن و در دسترس بودن سایت‌های فعال الکتروشمیایی الکترود nimno3 با مورفولوژی مناسب مزوحفره‌ای است که امکان انجام واکنش‌های ذخیره بار را فراهم می‌کند.

fabrication of nanoplate nickel manganese oxide (nimno3) supercapacitor electrodes using hydrothermal synthesis method

the use of environmentally friendly energy storage systems is known as the best solution to reduce the fossil fuels consumption. supercapacitors have received more attention than other energy storage devices (batteries and fuel cells) due to their high power density, high cycling stability and optimal energy density. the use of inexpensive and available electrode material is the key to the development of supercapacitors in the industrial and commercial scales. nickel and manganese oxides have a high theoretical specific capacity, in addition to their availability and lower price. a type of morphology with many electrochemically active sites can be achieved by using these two metal oxides, together. in this research, nickel manganese oxide electrode material (nimno3) was synthesized using hydrothermal method. then, the characterization tests of xrd, ft-ir and sem were used to determine the crystallographic and morphological properties. characterization analyses showed that the rhombohedral nimno3 nanoparticles with mesoporous structure were obtained. the electrochemical tests of cv, gcd and eis showed that the nimno3 electrode has an excellent supercapacitive performance with the specific capacity of 444 f/g at a current density of 1 a/g. the great performance of nimno3 electrode can be related to the abundant and available electrochemical active sites of nimno3 electrode with appropriate mesoporous structure which led to the charge storage reactions.