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本文旨在探索使用廉价、环保、简单、易于实际应用的方法来制备具有优越储能性能的电极材料,通过采用各种表征技术,对电极材料的结构和形貌加以分析,并模拟超级电容器对电极材料性能进行更准确地评估。具体归纳如下:(1)我们采用绿色环保、简单易行、原料来源丰富的方法制备出高电化学储能性能的电极材料,即细菌纤维素与氧化石墨烯复合后再炭化的石墨烯—碳纳米纤维复合物(r GO@CNF),这使细菌纤维素衍生出的碳纤维插入石墨烯的片层中。由于其具有独特的网状结构,r GO@CNF在6M KOH为电解液的三电极体系下有超高的比电容(263F/g)。在双电极体系下的面积比电容达54.5 m F/cm2,并且该对称超级电容器在循环5000圈后仍然有95.5%的保持率。(2)我们利用低成本,环境友好和可规模化生产的水热方法制备了介孔钴/铝水滑石(Co/Al LDHs)纳米片正极材料,这个电极材料的比电容值可达1158 F/g;利用改进的Hummer法制备剥离效果好的氧化石墨烯,并用绿色简单的水热法还原成石墨烯并作为负极材料。使用以上两种电极材料成功设计了一个非对称超级电容器,该非对称超级电容器(ASC)有优秀的电化学性质,即34.7 Wh/kg的能量密度和5.6 k W/kg的最大功率密度,循环稳定性能也非常优越(2000圈后有93%保持率)。(3)我们采用简单的水热法合成了一种Co/Al水滑石纳米片包裹碳布(CC@Co/Al LDHs)的电极材料作为超级电容器的正极,该电极材料在三电极测试中有着优秀的储能性能;通过简单的方法将石墨烯与碳布复合应用为超级电容器的负极,这是依据石墨烯的自组装粘附于碳布上的。这两个电极都无须添加粘合剂与导电剂,使用这两个正负极组装成一个三明治结构的柔性半固态超级电容器,该非对称超级电容器有着优越的电化学性能(能量密度0.61 m Wh/cm3)。