电化学电容器具有比传统静电容器更高的能量密度,比二次电池更高的功率密度及循环寿命,是一种综合性能介于二者之间的新型储能器件。电化学电容器大电流充放电、循环寿命长、使用温度范围宽等优点使得近年来它的研究呈现出空前热潮。电极材料是决定电化学电容器性能的关键,本文选定电化学性能好,廉价且环境友好的二氧化锰作为电极材料,利用多种材料表征及电化学分析手段研究了高载量厚电极(10 mg/cm2,100μm)条件下材料形貌结构,电解液种类及浓度对电容性能影响、电极制备、不同锰碳复合材料的电容特性等。主要内容及创新点如下：1.通过室温液相催化法、湿化学法、低温水热法分别制备了核壳、海胆、纳米片团聚微球、纳米棒团聚微球四种不同形貌的微纳米二氧化锰材料,并采用XRD、SEM、N2吸脱附、循环伏安、恒流充放电、交流阻抗测试手段对其形貌微结构及电化学性能进行了研究。结果显示结晶度、比表面积对所合成二氧化锰材料的电容性能有一定影响,但材料的形貌微结构对电容性能有着更重要的影响。紧密网络式介孔结构比松散开放式结构具有更好的电容性能,孔径在8 m左右所占有高比率孔容积时,有利于所合成二氧化锰材料在中性电解液Na2SO4中产生高电容量。纳米棒团聚微球材料具有很好的电化学活性及循环性能,50 mV/s扫速下首次放电比容量约88 F/g,经过2000次循环伏安扫描后,比容量提高到114.2 F/g,为初始放电比容量的130%。2.考察了纳米棒团聚微球材料合成、电极制备工艺参数对材料形貌微结构和电化学性能的影响。结果显示材料合成温度为70℃、合成时间为30 min、搅拌转速为100r/min、电极干燥温度为70℃、压力为6 Mpa时制备的电极具有相对较好的电容性能。3.利用磁力搅拌混合法得到了电容性能很好的二氧化锰-碳复合电极。通过XRD、SEM、TEM、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试手段对材料的组成、形貌及性能进行了考察与分析。结果显示管径为20 nm左右的碳纳米管作为碳源且锰碳比例为8：2时,复合电极具有最好的电化学性能。在1 A/g的高放电电流密度下,功率密度为400W/kg时,复合电极的放电比容量为127.5 F/g,能量密度为11.3 Wh/kg,比纯氧化锰电极分别提高了61.8%、61.4%。