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超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件,具有高能量密度及高功率密度、充放电效率高、循环寿命长等特点,在移动信息、电子技术、电动汽车、航空航天和国防科技等领域具有广阔的应用前景。电极材料是决定超级电容器性能的关键。在众多电极材料中,锰氧化物(MnOx)具有电化学性能好、价格低廉、环境友好等优势；而已有研究表明,导电性能优异、比表面积大、孔洞结构丰富的碳材料作为MnOx的基体可以有效提高其电容的利用率。本文选用纳米MnO2和Mn(CH3COO)2为锰源制备MnOx/纳米碳纤维(CNF)可自支撑复合电极材料,采用多种材料表征方法和电化学测试技术,分析比较引入不同锰源所得MnOx/CNF复合电极材料的形貌结构及其电化学特性。论文以KMnO4和MnSO4为原料,通过控制水热反应温度、溶液pH值等条件,分别制备了棒状、针状、片状、花瓣状等不同微观结构的纳米MnO2。选用针状MnO2作为锰源均匀加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,通过静电纺丝、预氧化、碳化工艺制备了MnOx/CNF复合电极材料,采用FESEM、TEM、XRD、XPS、循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等测试方法对其微观形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,该体系中MnOx与CNF的复合较为均匀,纤维结构连续,内部呈现孔洞结构。复合材料表现出较好的电化学性能,MnO2添加量为30%的样品在扫描速率为2mV s-1时其比电容为104F g-1, MnO2添加量为10%的材料在1A g-1电流密度下充放电循环2000次后的电容保留率达到82.1%。该复合体系中,CNF具有较大比表面积、交织网络及孔洞结构,为MnOx提供了导电网络和支撑骨架,有利于电荷迁移、电解液扩散及材料结构的稳定性,从而提高了复合材料的综合电化学性能。为进一步优化以MnO2为锰源的MnOx/CNF复合体系性能,我们在制备原理及操作方法上进行改进,引入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为水热反应中的稳定剂和纺丝液中的分散剂来达到改善复合材料结构的目的。实验结果表明,PVP参与水热反应制备出具有纳米棒团聚微球结构的MnO2颗粒,单元尺寸显著下降；在混合过程中加入PVP有利于无机颗粒在有机溶液体系中更好的分散。经过相同的纺丝和碳化过程,所得终产物的综合电化学性能相较于以针状MnO2为锰源的MnOx/CNF复合体系有明显提高,MnO2添加量为25%时所得样品在2mVs-1时其比电容为129Fg-1,在1A g-1电流密度下充放电循环2000次后的电容保留率达到82.9%,并具有良好的倍率特性和较小的内阻。该体系电化学性能的优化主要归功于,MnOx颗粒平均尺寸下降使其表面氧化还原反应的活性点增多,比电容增大；MnOx在CNF基体中的分散更加均匀,两相复合界面面积增大,加速了CNF作为对MnOx的电荷转移作用,并进一步增强了材料的循环寿命。以Mn(CH3COO)2为锰源避免了引入MnO2颗粒存在的分散不均匀问题,Mn(CH3COO)2能够完全溶解在PAN有机溶液中,经过静电纺丝及高温碳化后,Mn(CH3COO)2转变为MnOx从而得到MnOx/CNF复合材料。由于两种体系的碳化条件相同,这两种引入不同锰源的复合体系中MnOx的主要成分均为MnO和Mn3O4。结果表明,与加入MnO2锰源的样品相比,由均相混合体系中制备的复合材料,MnOx分布均匀程度更高,微观尺寸下降明显,且极少出现团聚的大颗粒,有效地提高了MnOx赝电容的利用率；并且MnOx与CNF复合的结构更为致密,更有利于复合材料体系内电荷的迁移。Mn(CH3COO)2·4H2O添加量达50%的样品在扫描速率为2mV s-1时其比电容可达175Fg-1,在1A g-1电流密度下充放电循环2000次后的电容仍保留初始电容值的78.3%。