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电极材料对超级电容器的性能影响非常大。从储能机制的角度分析来看,想要制备出高性能的电极材料,可以通过增大材料的比表面积和提高可逆氧化还原反应机率来进行。通过分析电极的研究现状发现,已经报道的高性能电极材料,大多需要复杂的制备工艺和流程,且成本较高,在实际生产中受到一定的局限。本文中采用非常简单的合成方法,制备出了性能优异的电极材料。主要研究内容如下:(1)在200 ℃的温度条件下,通过简单的水热反应,合成了 Mn3O4/Ni(OH)2复合物。一步法合成的Mn3O4/Ni(OH)2中,存在Mn3+在Ni(OH)2以及Ni2+在Mn3O4中的互相掺杂。Mn3O4/Ni(OH)2的电化学性能优于相同制备条件下合成的单一Ni(OH)2和Mn3O4,以及将Mn3O4和Ni(OH)2简单机械混合后的复合材料。在1M KOH电解液中,1 A/g的条件下,Mn3O4/Ni(OH)2的比容量为707 F/g。在2 A/g时,充放电2000次后,容量依然可保持89%。将Mn3O4/Ni(OH)2与商业活性炭组装成电容器,表现出了高的能量密度。Mn3O4/Ni(OH)2优异的性能可以归因于Mn3O4和Ni(OH)2的协同作用。锰离子和镍离子均可以发生可逆的氧化还原反应,提高了氧化还原反应的几率,进而提高电极的赝电容容量。因此,Mn3O4/Ni(OH)2将会是一种非常实用的电极材料。(2)以Ti粉和NH4Cl为原料,530 ℃的温度条件下,在自制的高压反应釜中反应合成了纯TiN纳米粉体。用吡咯作为碳源,在550 ℃温度下进一步反应,生成了氮掺杂的碳包覆的TiN(TiN/C)。碳包覆层的存在有效地阻碍了 TiN与H2O和O2的接触。在1M KOH电解液中,1 A/g的条件下,TiN/C的比容量为102.6 F/g。5000次充放电后,容量保持率为92%。同时,TiN/C拥有较低的工作电压窗口,与MnO2组装成的非对称器件(TiN/C//MnO2)展现出了优异的性能。相比于商业活性炭与MnO2组装成的电容器(AC//MnO2),TiN/C//MnO2具有更好的比容量以及能量密度。因此,TiN/C是一种值得肯定的负极材料。(3)通过水热反应,在180 ℃的温度条件下获得了褶皱状的硅酸锰。不同的反应时间,制备的硅酸锰样品的形貌差别较大。反应3 h以后,出现了多孔褶皱状的结构,并且样品表现出了较大的表面积(439 m2/g)。采用1M KOH作为电解液,1 A/g时,比容量为288 F/g。充放电1000次以后,容量保持原来的91.2%。同时,褶皱状的硅酸锰与商业活性炭组装成的电容器,显示出良好的功率和能量密度。因此,褶皱状的硅酸锰是一种非常有前景的电极新材料。