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能源问题一直是工业发展过程中的关键问题之一,为了解决储能需求,近年来有关超级电容器的研究引起了越来越多的关注。作为一种高效的新型储能器件,超级电容器的综合性能的优劣与电极材料的好坏休戚相关,本文使用三聚氰胺泡沫(MF)作为基础材料,通过碳化和修饰的方法将其用作电极材料的制备。此外,还将钴酸镍这种赝电容材料与各种三聚氰胺碳泡沫复合制备混合电极材料,并研究其形貌和电化学性能,具体实验方法和结果如下:(1)在真空环境下,采用简单加热碳化的方式处理三聚氰胺泡沫,随着温度升高,三聚氰胺泡沫逐渐被碳化,其三维结构逐渐被破坏,虽然电容性逐渐上升,最高达到36.2 F·g-1,但仍不能满足需求。所以需要另辟蹊径,将硝酸镍作为催化剂采用浸泡的方式均匀分散在三聚氰胺内部骨架上,在经过化学气相沉积的方式生长出碳纳米纤维,得到修饰的三聚氰胺碳泡沫(MCMF)。测试结果表明,碳纳米纤维在可以支撑三聚氰胺碳泡沫,使其拥有良好的力学强度之外,还提供了大量的电荷转移通道,使材料具有不错的质量比电容量,在1 A·g-1的电流下表现出242 F·g-1的质量比电容值。(2)采用水热共沉淀法在三聚氰胺泡沫内部生长钴酸镍(NCO)前驱体,并在煅烧之后获得NCO@CMF复合材料。改变NCO前驱体生长的溶液体系可以获得不同的复合产物。通过检测可得,甲醇体系可以得到钴酸镍纳米片结构,其产物质量比电容可达979.4 F·g-1,水体系则可以得到钴酸镍纳米针状结构,其质量比电容达到864.4 F·g-1。(3)为了获得更高效的电极材料,本文以修饰后的碳泡沫作为基底,使用修饰后的三聚氰胺碳泡沫与钴酸镍复合制备NCO@MCMF材料。表征结果显示,复合材料的比表面积可达228 m2·g-1,孔隙比体积为0.588 cc·g-1。电化学测试结果显示,在电流为1A·g-1时,复合材料的质量比电容可达1541.2 F·g-1,在10 A·g-1的大电流循环恒电流充放电10000之后,依然能够保留88%的比电容值。(4)将NCO@MCMF与MCMF分别作为正负极组成非对称型超级电容器。测试显示,这种非对称型结构在1 A·g-1的电流密度下可以提供138.4 F·g-1的电容量。在以5 A·g-1恒电流循环充放电10000之后,循环稳定性可以达到84%。此外,NCO@MCMF//MCMF的储能能力优秀,在达到900 W·kg-1的功率密度下时,可以实现53.1Wh·kg-1的高能量密度,即使当功率密度变为18000 W·kg-1时,其依旧可以保持35.1 Wh·kg-1的能量密度。