【摘 要】
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超级电容器是新能源领域中快速兴起的一种储能器件,其功率密度远大于传统蓄电池,并具有循环寿命长、充放电效率高、温度适应能力强等优势。二氧化锰材料是一种常见的超级电容
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超级电容器是新能源领域中快速兴起的一种储能器件,其功率密度远大于传统蓄电池,并具有循环寿命长、充放电效率高、温度适应能力强等优势。二氧化锰材料是一种常见的超级电容器材料,因为具有高的理论能量密度(1370F g-1),经济实惠,绿色环保等优势,一度被认为是最有潜力的超级电容器电极材料之一。二氧化锰最主要的问题是电导率过低,所以在其作为电极材料使用时一般将其负载在多孔集流体上形成复合电极材料,但现有最主要的多孔集流体—商业化泡沫镍在使用中存在着多孔骨架中孔的直径较大,比表面较小,韧带表面光滑不适合于活性物质附着等问题。本文中针对商业化泡沫镍存在的上述问题,首先利用高温氧化-还原法在商业化泡沫镍光滑的骨架上构筑微纳米孔,之后又通过自蔓延法自制了一种具有全新三维多孔结构的镍集流体。通过实验条件的改变,对多孔结构进行了调节和优化,并将制备好的多孔集流体应用到超级电容器高性能复合电极构筑中。本论文针对商业化泡沫镍韧带表面光滑的问题,首先采用高温氧化还原法对商业化泡沫镍进行了多孔化处理,通过系统调节实验参数（时间和处理温度）进行孔结构的优化调节。研究结果表明:泡沫镍在空气气氛中750℃氧化36h,氢气650℃还原10 min后得到孔径大小以及孔密度综合性能最佳。以多孔泡沫镍为基底电沉积二氧化锰活性物质后构筑的复合电极的质量比电容在扫描速度为2 m V s-1时达到了1108 F g-1。本论文针对商业化泡沫镍骨架中孔直径较大的问题,提出了利用自蔓延法自制三维多孔镍金属集流体的方法。通过系统调节试剂比例以及添加造孔剂调节微孔结构。孔结构调控过程中得出硝酸镍与甲氧乙醇摩尔比为1:5且不添加造孔剂（糖粉）时骨架孔结构最优。采用脉冲法沉积二氧化锰后形成的复合电极在扫描速度为2 m V s-1时面积比电容为0.12F/cm-2,比二氧化锰/纯泡沫镍复合电极的面积比电容(0.048F/cm-2)提高了2.5倍,且随着电沉积质量的增多,复合电极的质量比电容逐渐下降。
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