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超级电容器是一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件,具有比传统电容器更高的能量密度及比普通电池更高的功率密度和更长的循环寿命。随着高性能的电化学超级电容器在移动通讯、信息技术、航天航空和国防科技等领域的不断应用,超级电容器越来越受到人们的关注,特别是环保汽车——电动汽车的出现,大功率的超级电容器更显示了其前所未有的应用前景,现已成为世界各国的能源研究的热点。展开这一热点,面对的就是一项研究的重点工程——超级电容器高比容电极材料的开发。本论文根据大量的资料调研,紧跟该领域的国际研究前沿,以碳材料和金属氧化物材料着手,通过选择材料体系,优化电极制作工艺,研制出超级电容器用碳电极和氧化钌/碳复合材料电极,并组装成电容器单元。将材料表征手段和电化学研究手段相结合,对其性能进行了测试,为研制超级电容器提供实验依据和理论基础。主要研究内容如下:1、采用碳纳米管阵列、多壁碳纳米管和活性炭作为超级电容器的电极材料,通过探索电极的制备工艺和电容器的组装工艺,利用循环伏安和恒流充放电等手段,测试了碳基超级电容器的电容特性。为后续新材料的开发奠定基础。2、首次以明胶微球作为原料,经过固化、炭化,采用KOH活化法制备了明胶基多孔碳球,比较了制备过程中活化温度对比表面积及其孔径分布的影响。结果表明,活化温度为800℃时,制备的明胶基多孔碳球具有最大的比表面积和较佳的孔分布。将800℃制备的明胶基多孔碳球作为电极材料,分别在水相电解液和有机相电解液中组装成纽扣式超级电容器,并对其电化学性能进行研究。同时对KOH活化机理和电极材料孔尺寸影响进行了讨论。3、首次采取化学共沉淀法制备RuO2/碳微线圈、RuO2/明胶基多孔碳复合材料。利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)分析手段,对样品结构进行表征。通过循环伏安测试和恒流充放电测试,结果表明RuO2/碳微线圈、RuO2/明胶基多孔碳复合材料是理想的超级电容器电极材料,复合电极的比电容分别为213 F /g和402F /g。碳微线圈、明胶基多孔碳球是RuO2良好的基体材料。利用优化的RuO2/碳微线圈、RuO2/明胶基多孔碳复合材料,制备出钮扣型超级电容器,并对其性能进行了测定。4、对不同浓度的水相电解液(KOH溶液和H2SO4溶液)进行电导率测试,结合电解液本身的物理化学性质,选择最佳浓度,确定6mol/LKOH和2mol/L H2SO4作为超级电容器研究用的水相电解液。研究了有机相电解液(Et4NBF4/EC/AN系统)各组分对电导率的影响,以及EC、AN含量对电解液保压性能的影响,确定了超级电容器研究用的有机相电解液的最佳组合方式1mol/L Et4NBF4/EC+AN(EC:AN=1:1)。