基于錳氧化物和石墨烯材料的超級電容器性能研究.pdf

1、進入21世紀，能源的日益枯竭和環(huán)境污染問題越來越嚴重，發(fā)展風能、太陽能等新能源和電動汽車成為全世界的共識，因此發(fā)展新型的高性能能量存儲裝置越來越迫切。超級電容器作為一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能裝置，具有高的功率密度，長的循環(huán)壽命，高的放電效率，較寬的溫度適用范圍，環(huán)境友好性，安全性，易維護等優(yōu)異性能而成為儲能領域的研究熱點。超級電容器能量密度較低，是限制其商業(yè)化發(fā)展的最大因素。目前超級電容器的研究，主要是探索和改善高性能電極材

2、料，從而提高超級電容器的能量密度。本文選定高表面積、高導電性的石墨烯和廉價的錳氧化物作為超級電容器的電極材料，結合多種材料表征測試方法和電化學性能測試的研究手段，研究了合成的電極材料的相關性能。本文主要研究成果如下
　　(1)提出一種新的液相的沉淀法，合成了納米Mn3O4顆粒和Mn3O4/石墨烯復合材料，并對材料進行了XRD、TEM、SEM和電化學性能表征;得到的復合材料中，Mn3O4顆粒均勻分散在石墨烯片層上，使得Mn3O4贗電

3、容得到更有效地利用，石墨烯能極大地改善體系的導電性。Mn3O4/石墨烯復合材料在表現出140F/g的比電容(10 mV/s下)，經過1000次循環(huán)后仍保持約96％的容量，展現出極好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(2)利用乙醇還原高錳酸鉀的方法，制備了納米MnO2，并且將納米MnO2與石墨烯/碳納米管體系復合。合成的MnO2/GNS/CNTs三元復合材料展現出優(yōu)異的電化學性能，尤其是其倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。在MnO2/GNS/CNTs復合材料