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电化学超级电容器具有较高功率密度和良好的循环寿命,已经受到研究者们的广泛关注。但是作为一种新型的储能器件,目前也面临着一些挑战。为了解决超级电容器能量密度低的问题,很多的研究者开始致力于电极材料的合成工艺与方法以期实现电极材料的成本和性能之间的合理平衡。本论文中主要研究了通过原位水热合成法制备以泡沫镍为集流体的氧化锌和二氧化锰。具体的研究内容和创新点如下: (1)以氢氧化钠和醋酸锌为原料,预处理后的泡沫镍为集流体,采用简单的水热合成方法原位沉积得到了电极材料ZnO/Ni。XRD测试表明沉积在泡沫镍上的样品为六方系纤锌矿结构的氧化锌。通过SEM研究了电极材料上的活性物质氧化锌随着反应时间延长经历了由微球状——团簇状——花状的形貌演变。循环伏安和恒流充放电的测试结果表明,随着反应时间的增加(6h~10h),ZnO/Ni电极材料的比电容呈现明显的上升趋势(89.2F/g~122.5F/g)。这是因为花状的氧化锌增大了电极材料的比表面积,充分发挥了电极材料的电化学性能。继续增加反应时间,花状氧化锌开始粗化生长。电极材料的比表面积下降导致其比电容降低(14h,102.6F/g)。进一步延长反应时间,花状氧化锌的花瓣开始变得尖细。这一形貌给电极材料提供了比较大的比表面积,从而带来优良的电化学性能(18h,167.3F/g)。 (2)采用预处理好的泡沫镍为集流体,以高锰酸钾和一水合硫酸锰为原料,通过水热法原位沉积得到了二氧化锰样品,记为α-MnO2/Ni。XRD和SEM实验结果表明,在8h的反应时间内电极材料α-MnO2/Ni上的α-MnO2呈块状形貌特征,其晶体结构发育不完善。进一步延长水热反应时间(10h~14h),晶体颗粒的生长得到改善,其形貌由毛绒球状演变为海胆状块状结构。在这一过程中,α-MnO2颗粒尺寸发生了明显改变,由毛绒状颗粒的500nm至1μm增加到海胆状形貌的7μm。循环伏安及恒流充放电测试结果表明,水热反应时间为8h制备的α-MnO2因晶粒结构发育不完善,其电化学性能较差(132.2F/g)。随着反应时间的增加,电极材料的比电容迅速提高(256.5F/g,10h)。继续延长反应时间,电极材料上α-MnO2颗粒的比表面积开始下降,导致电极材料比电容的持续降低。