超級(jí)電容器具有功率密度高和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在相機(jī)、鐵路、電力和航空航天器中具有廣闊的應(yīng)用前景,且其能量存儲(chǔ)很大程度上取決于電極材料。分析近幾年關(guān)于超級(jí)電容器電極材料的相關(guān)報(bào)道,常規(guī)的合成方法通常需要復(fù)雜的裝置,且處理溫度高,操作時(shí)間長(zhǎng),具有成本高或可重復(fù)性差等缺點(diǎn),因難以工業(yè)化生產(chǎn)而使其應(yīng)用受到限制。因此,探索經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、可重現(xiàn)和環(huán)保的方法來(lái)制備超級(jí)電容器電極材料有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用簡(jiǎn)單的水煮處理和一步裂解的方法,合成的電極材料表現(xiàn)出容量高、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異等優(yōu)勢(shì),是具有實(shí)用價(jià)值的超級(jí)電容器電極材料。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過(guò)簡(jiǎn)單的水煮處理,在100℃下制備出Mn3O4/Ni（OH）2納米復(fù)合材料。相對(duì)于水煮處理1.5 h和5 h的復(fù)合材料,水煮處理3 h的產(chǎn)物表現(xiàn)出更優(yōu)異的循環(huán)容量、倍率性能以及循環(huán)穩(wěn)定性（在1 MKOH電解液中,當(dāng)電流密度為1 A/g和8 A/g時(shí),比容量分別為742和318 F/g;在2 A/g的電流密度下循環(huán)2000圈,容量保留率高達(dá)80%）。Mn304/Ni（OH）2納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于在相同條件下制備出的Mn3O4和Ni（OH）... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．１靜電電容器（ａ）和電化學(xué)電容器（ｂ）［４】

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???Ｍ＊＂１?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??？藤倉(cāng)??Ｃ＾Ｈｆｆ＾ｙｄｏｃａｐａｃｉｔｉｖｅ??ｍａｔｅｒｉａｌｓ??Ｃｕｒｒｅｎｔ??’ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??圖１．２超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)組成圖［１２］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ［１２］．??１．２．４超級(jí)電容器的特點(diǎn)??超級(jí)電容器作為新型儲(chǔ)能裝置，具有很多優(yōu)點(diǎn)，具體如下：??（１）超高的比容量［２Ｇ］。超級(jí)電容器的容量比傳統(tǒng)電容器高１０００－５０００倍，且??充放電過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)完成，最快只需幾十秒。??（２）高功率密度［２１］。超級(jí)電容器可以在瞬間提供超大的電流，輸出很高的??功率密度，高達(dá)電池的１０－１００倍，這也是超級(jí)電容器近年來(lái)備受關(guān)注的重要原??因之一。此外，超級(jí)電容器可與電池結(jié)合起來(lái)使用，在保留電池高能量密度的??前提下，又可彌補(bǔ)其使用壽命短，功率密度低的缺點(diǎn)，從而作為理想電源在電??動(dòng)汽車(chē)等電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。??（３）使用壽命長(zhǎng)［２２］。普通電池在充放電循環(huán)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)活性物質(zhì)的??脫落、晶型的轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象，使容量嚴(yán)重衰減，降低循環(huán)壽命。而超級(jí)電容器中??所涉及的化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的可逆性，電極材料中活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不易發(fā)生??改變，具有極好的穩(wěn)定性，因此其容量衰減很微弱，只在最初的若干圈循環(huán)中??出現(xiàn)輕微衰減，循環(huán)次數(shù)可高達(dá)萬(wàn)次以上。且雙電層電容在充放電過(guò)程中不發(fā)??生化學(xué)反應(yīng)，僅涉及離子和電荷的定向移動(dòng)，具有更加優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。??（４）儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)充電之后的超級(jí)電容器若被長(zhǎng)時(shí)間放置，會(huì)出現(xiàn)輕微??漏電和電壓降低的

非常安全的設(shè)備，不需要冷卻和其他輔助裝置，在電壓和電??容方面具有較大的模塊化，自放電低，循環(huán)壽命長(zhǎng)，可以低成本工業(yè)化生產(chǎn)，??不需要任何維修，并且不包含任何對(duì)環(huán)境有害的材料或重金屬元素。??－－ＩＨｔ〇ｒｓ??Ｉ?你??Ｌｌｃｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ??＾?Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??Ｈ?Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?Ｉ?ｉｔ？ｌ??Ｑ．?ｌ〇??００??１????１０－－?Ｉｆｆ：?１?１０?１０２?１０＝??Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?Ｅｎｅｒｇ）?（Ｗｈ／ｋｇ）??圖１．３各種電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置的Ｒａｇｏｎｅ圖［３１］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔ?ｆｏｒ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｊ－?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ［３１＇．??１．４電極材料研究現(xiàn)狀??提高超級(jí)電容器電化學(xué)性能的有效途徑之一是優(yōu)化電極材料。目前，在超??級(jí)電容器中得到廣泛應(yīng)用的電極材料主要包括：碳材料、金屬氧化物以及導(dǎo)電??聚合物??１．４．１碳材料??多孔碳因其高的電導(dǎo)率和抗腐蝕性，高比表面積，耐高溫，經(jīng)濟(jì)環(huán)保以及??價(jià)格低廉等一系列物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，而被作為電極材料廣泛應(yīng)用于超級(jí)電??容器，且是最早使用的電極材料１９５４年，Ｂｅｃｋｅｒ最早采用活性炭作電極組??裝了雙電層電容器，并申請(qǐng)了相關(guān)專(zhuān)利。到目前為止，對(duì)碳材料的研究已有６０??多年超級(jí)電容器中最常用的碳材料包括活性炭，碳納米管和石墨烯ＩＭ。??７??


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