3.4. ĐẶC TÍNH ĐIỆN HOÁ
3.4.1.3. Sự ảnh hưởng của tốc độ quét thế đến dung lượng riêng
Để khảo sát sự ảnh hưởng của tốc độ phóng nạp đến dung lượng riêng của vật liệu, ta tiến hành quét CV cho các mẫu oxit các tốc độ ở quét thế khác nhau và sau tính toán thu được bảng 3.5.
Bảng 3.5 - Dung lượng riêng của các mẫu ởcác tốc độ quét thế khác nhau
Vật liệu pha tạp Co Mẫu
v (mV/s) 30Mn(II) 27Mn(II)3Co(II) 25Mn(II)5Co(II) 20Mn(II)10Co(II) 15Mn(II)15Co(II)
5 188.6 186.2 185.0 180.6 172.1
10 178.2 175.3 172.2 169.9 165.4
50 125.7 129.5 132.9 140.3 142.6
100 108 112.4 115.4 121.5 126.9
150 101.2 104.1 105.6 113.5 120.5
Vật liệu pha tạp Fe
v (mV/s) 30Mn(II) 27Mn(II)3Fe(III) 25Mn(II)5Fe(III) 20Mn(II)10Fe(III) 15Mn(II)15Fe(III)Mẫu
5 188.6 192.4 244.83 298.4 271.7
10 178.2 183.0 199.5 244.6 222.7
50 125.7 120.3 127.9 161.9 149.8
100 108 102. 109.2 139.6 128.4
150 101.2 99 105.6 133.2 123.7
Từ bảng 3.5 và hình 3.11 cho thấy khi tăng tốc độ phóng nạp (tương ứng với tốc độ quét thế) cho vật liệu thì dung lượng riêng của vật liệu giảm đi. Sự suy giảm không tuân theo quy luật tuyến tính mà theo quy luật phi tuyến. Tuy nhiên, trong khoảng tốc độ quét từ 5 ÷ 100 mV/s thì dung lượng riêng của vật liệu vẫn lớn, lớn hơn 100 F/g và ở tốc độ phóng nạp cao, 100 mV/s, thì vật liệu vẫn cho đáp ứng phóng nạp khá tốt, sóng anot và sóng catot trên đường cong CV vẫn khá đối xứng nhau. Điều này hoàn toàn cho phép vật liệu đáp ứng được chế độ làm việc nhanh, tức thì của tụ điện (phóng nạp trong vòng 10 giây.
Mặt khác, khi so sánh dung lượng riêng của các mẫu oxit có pha tạp Co với mẫu chưa pha tạp Co (mẫu 30Mn(II)) ứng với cùng một tốc độ quét cho thấy chỉ ở hai tốc độ quét5mV/s và 10mV/s thì dung lượng riêng cảu mẫu có pha tạp Co nhỏ hơn so với dung lượng riêng của mẫu trước khi pha tạp. Từ
hơn so với trước khi pha tạp. Đây là một dấu hiệu khả quan khi pha tạp Co.
Từ đó, ta có thể suy luận rằng việc pha tạp Co cũng có tác dụng cải thiện dung lượng riêng của oxit mangan ứng với tốc độ quét thế khá lớn.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
80 100 120 140 160 180 200
C (F/g)
v (mV/s)
30Mn(II) 27Mn(II)3Co(II) 25Mn(II)5Co(II) 20Mn(II)10Co(II) 15Mn(II)15Co(II) (a)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
80 120 160 200 240 280 320
C (F/g)
v (mV/s)
30Mn(II) 27Mn(II)3Fe(III) 25Mn(II)5Fe(III) 20Mn(II)10Fe(III) 15Mn(II)15Fe(III) (b)
Hình 3.11- Ảnh hưởng của tốc độ quét đến dung lượng riêng của vật liệu (a) – Pha tạp Co; (b)- Pha tạp Fe
Trên hình 3.11 cho thấy các đường cong giống nhau về dáng điệu nhưng độ dốc của mỗi đường là khác nhau. Độ dốc của đường cong thể hiện cho mức độ giảm của dung lượng. Đường cong càng dốc thì dung lượng riêng của vật liệu suy giảm càng nhanh theo tốc độ quét. Vật liệu sau khi pha tạp Co và Fe đều có độ dốc nhỏ ơ h n so với trước khi pha tạp. Như vậy, với đặc điểm này cho phép ta có thể suy luận rằng khi được pha tạp Co và Fe đều có tác dụng cải thiện khả năng làm việc của vật liệu điện cực.
Đối với vật liệu pha Co thì mẫu 15Mn(II)15Co(II) có độ dốc nhỏ nhất, chứng tỏ khả năng duy trì dung lượng riêng ở tốc độ cao là tốt nhất. Điều này hoàn toàn có thể lý giải là do cấu trúc của vật liệu được mở rộng khi pha tạp Co, do đó cho phép việc cài ion và giải cài ion được diễn ra dễ dàng. Mặt khác, dựa vào kết quả chụp SEM cho thấy bề mặt của vật liệu được cấu thành bởi những sợi to và khá chắc chắn so với khi chưa pha tạp.
Đối với vật liệu pha tạp Fe cũng cho thấy mặt dù dung lượng riêng của mẫu 15Mn(II)15Fe(III) khôngphải là giá trị cao nhất trong số các mẫu có pha tạp Fe, nhưng lại cho độ dốc nhỏ nhất, chứng tỏ khả năng duy trì dung lượng riêng là tốt hơn cả.
Tuy nhiên, những nhận định này hoàn toàn mới chỉ là định tính. Để định lượng được khả năng duy trì dung lượng của vật liệu ta đi nghiên cứu tính bền vững của vật liệu.