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超级电容器作为一种新型的储能器件,因其功率密度高、循环寿命长、绿色环保等优点,被广泛应用到工业大型 UPS 电源系统、电动汽车以及航空航天等领域。本论文共分为五章：第一章是电化学电容器的研究背景；第二章是高比容纳米Ni(OH)2的制备及其电化学电容性能电容行为；第三章是溶剂热法合成玉米棒状Co3O4及其电化学电容性能；第四章是C/MnO2复合材料的制备及电化学电容性能研究；第五章对全文进行总结。具体内容如下：
第一章概述了电化学电容器的研究背景、工作原理、储能机理、特点、应用现状等,并详细介绍了碳基材料、金属氧化物以及各种金属复合材料等做为电化学电容器材料的最新研究进展。最后提出了自己对电化学电容器电极材料研究设想和方法。
第二章以草酸和乙酸镍为原料,通过低温固相法合成前驱体(NiC2O4·2H2O)粉末。用此前驱体粉末与固态NaOH混合并充分研磨制得纳米Ni(OH)2粉末。经SEM、XRD 测试表明,制得的纳米 Ni(OH)2 粉末为平均粒径约为 12nm 的b-Ni(OH)2。用循环伏安法、恒流充放电测试和交流阻抗谱研究 Ni(OH)2电极的电化学电容特性。结果表明在电流密度为1A·g-1时,其比电容高达2271 F·g-1,且经多次循环后表现出较好的循环稳定性能。
第三章采用溶剂热法制备了玉米棒状的Co3O4。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对Co3O4的结构和形貌进行了表征,结果表明,产物由Co3O4纳米颗粒构成,并形成明显的棒状结构。循环伏安法、恒流充放电及循环寿命等电化学测试表明,所得Co3O4电极在4 mol·L-1电解液中具有较好的电化学电容特性,0.5 A·g-1电流密度下的单电极比容量可达310.5 F·g-1,且经700次循环后,比电容衰减约为10%,库仑效率接近100%。
第四章应用碳微米球直接还原高锰酸钾制备C/MnO2复合材料。样品结构及性能由XRD和SEM、TEM表征。研究了C/MnO2电极的法拉第赝电容行为,及其循环伏安、恒电流充放电等性能。实验表明,C/MnO2复合材料具有良好的电化学电容特性。在1 mol·L-1的Na2SO4电解液中和电流密度为1 A·g-1下,C/MnO2复合材料的比电容量可达350 F·g-1,并表现出良好的循环性能。
第五章对全文进行了总结,并对往后的研究进行了展望。