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超级电容器是新能源开发应用中一种不可或缺的重要储能器件,无论是国防还是民用都离不开这种新型储能技术。电极材料是决定超级电容器性能的重要因素,因此新型电极材料的开发尤为重要。碳纤维由于具有较大的比表面积,且易与其它物质进行复合改性,适合作为超级电容器的电极材料。本文以新疆产煤作为碳源,通过对原煤的氧化处理,利用简单高效的静电纺丝法制备出煤/聚丙烯腈复合交连的碳纤维并将其作为负极材料,再以聚丙烯腈(PAN)碳纤维为基底负载双金属氧化物制备出了具有良好性能的正极材料,最后成功组装出具有较好电化学性能的扣式非对称超级电容器。在此基础上,本文利用碳扩散效应制备了具有空心结构的碳纤维,为制备空心碳纤维的提供一种新的方法。本文主要做了以下几部分的研究:1.使用浓硫酸和高锰酸钾对新疆库车原煤进行氧化处理,得到了可以溶于有机溶剂的氧化煤。利用静电纺丝法制备出煤/PAN复合交连的碳纤维,研究发现纤维中氧化煤的含量越多,纤维之间交连的程度就越大,这在一定程度上提高了碳纤维的导电性。研究结果表明,当加入15wt%的氧化煤时,煤/PAN复合交连碳纤维的电导率最高,当氧化煤的加入量为50wt%时,在1A·g-1电流密度下,其比电容值可达259.7F·g-1,在循环7000次后比电容为首次充放电的135.5%,表现出优秀的循环稳定性。2.利用静电纺丝法制备出Ni(Ac)2/PAN复合纤维,利用气动喷枪将Na2WO4·2H2O的水溶液均匀喷涂在复合纺纤维上,使得Na2WO4与纤维表面上的Ni(Ac)2发生反应生成Ni WO4沉淀,而纤维内部的Ni(Ac)2并不发生任何变化。经过高温热处理后,成功制备出Ni WO4/Ni复合碳纤维。电化学测试结果表明,在经过电极活化过程之后复合碳纤维在电流密度为5A·g-1时比电容值可达792.2F·g-1,并且在5000次循环充放电之后比电容值依然可以保持97.3%。将Ni WO4/Ni复合碳纤维和前一章所制备的煤/PAN复合纤维分别作为非对称超级电容器的正负极材料,其测试结果表明,在一万次循环充放电后,在功率密度为193.8W·kg-1下其能量密度可由32.5Wh·kg-1增长到41.3Wh·kg-1,表现出优良的循环寿命。3.在制备Na2WO4/Ni复合碳纤维的过程中,通过控制热处理温度,使PAN形成的碳从含Ni元素的一方向含W元素的一方发生扩散,最后形成具有空心结构的Na2WO4/Ni复合碳纤维。利用热硝酸去除Na2WO4和Ni金属颗粒得到中空碳纤维,其作为超级电容器电极材料时,在1A·g-1电流密度下的其比电容可达243.7F·g-1。