超级电容器是一种具有高比电容,高功率密度,使用寿命长,对环境友好等优点的新型的存储和转换能量的器件。现在已经广泛应用于新能源汽车、移动通信、医疗器械、国防武器等领域。当前,致力于开发电容量高、循环寿命长的超级电容器电极材料成为该领域的研究热点之一,其中将双电层类型的碳基材料与赝电容的金属氧化物以及导电聚合物进行复合获得具有更好电化学性能的电极材料成为研究热门。本论文将活化碳纳米管、过渡金属氧化物和导电聚合物三种材料进行研究,研制出以碳纳米管为基底的三元复合电极材料,并通过SEM、XRD、元素分析、比表面积分析、热重分析、EDX能谱等多种方法进行表征,同时以循环伏安法,恒电流充放电法等手段研究了其电化学性能,并将此复合材料应用在锂离子电池,考察其对电池性能的影响。本研究结果包括:1.合成NiO/CNTs前驱体材料:通过水热法结合高温退火法合成NiO/CNTs复合物,以扫描电镜、X-射线衍射、元素分析、热重分析、EDX能谱等多种方法进行表征测试,证实了成功将NiO负载在碳纳米管上;同时用循环伏安法,恒电流充放电法等手段研究其电化学性能,发现复合物材料的电化学性能有了显著的提高,在电流密度为10 A.g-1时其比电容可达526 F.g-1,并且具有良好的稳定性;而单纯的CNTs做电极材料时在相同的电流密度下电容量仅有69 F.g-1,说明了碳纳米管与NiO复合形成的复合材料具有优良的电化学性能。2.在超低温(-30℃)的环境下,用吡咯单体在前驱体材料NiO/CNTs的表面进行聚吡咯聚合物的包裹,形成PPy/NiO/CNTs三元复合物材料,旨在研究对复合材料的电化学性能和稳定性的影响。实验中以过硫酸铵为聚合引发剂,将吡咯单体氧化形成聚吡咯;同时研究了吡咯单体用量和聚合时间对合成材料性能的影响。通过电化学性能检测结果表明,吡咯单体用量为2%(V/V)、聚合时间为2 min,电流密度为10 A·g-1时,其比电容可达926 F.g-1,2000次恒电流充放电循环后,其电容量保持率为87%。3.以NiO/CNTs、PPy/NiO/CNTs作为锂离子电池的负极材料,金属锂片为正极,微孔聚丙烯膜为隔膜,1.0 mol.L-1的LiPF6为电解液,在手套箱中装配成纽扣式电池。采用蓝电测试系统研究了其在循环测试后比电容的变化。以NiO/CNTs作为负极材料时,在100 mA.g-1的电流密度下,循环测试后电容量保持率为15%,而在吡咯用量为20%(V/V),聚合时间2min时的三元复合物为电极材料时,电池的电容保持率有所提高,在相同电流密度下,循环后电容量保持率为22%,比未包裹聚吡咯的材料电容量保持率提高了 47%。