论文综述了超级电容器的特点、电极材料研究以及相关应用的最新研究进展。采用溶剂热法-自牺牲模板法制备了多孔分级结构的MnO₂电极材料,采用液相氧化还原法成功制备了球体C@MnO₂复合电极材料,采用模板法以及液相氧化还原法制备了空心球体C@MnO₂复合电极材料。通过XRD、SEM、TEM和BET等表征技术对电极材料的微观形貌、结构以及成分进行了分析;利用循环伏安扫描（CV）、恒电流充放电（GCD）和电化学阻抗（EIS）等技术检测其电化学性能。主要内容如下:1.二氧化锰具有较高的理论比容量,但不良导电性限制了它比容量的发挥。形貌调控以及纳米化是改善其电化学性能的有效途径。采用溶剂热法,制备了碳酸锰前驱体。以碳酸锰前驱体作自牺牲模板通过煅烧制备出具有分级多孔形貌的二氧化锰并用作超级电容器电极材料。XRD测试表明该种方法制备的MnO₂相纯度高,杂质少。SEM图显示制备的MnO₂颗粒大小分布在20 nm左右且分散性好。电化学测试结果表明:受益于二氧化锰分级多孔结构设计,测试电极具有较高的比电容和优良的倍率性能。在2 mV s^-1电位扫速下具有最大比电容,达到152 F g^-1。电流密度从0.2 A g^-1增大到2 A g^-1,比电容降低幅度较小,证明了电极材料具有较好的倍率性能。经过1000次充放电循环后比电容保持率超过85%,表明所制备的多孔分级二氧化锰作电极材料具有较好的循环特性。2.C/Mn组分比例对C@MnO₂复合电极材料电化学性能有重要影响。采用水热-煅烧法成功制备出大小均一、分散性良好的炭微球。以炭微球为基底通过液相还原法与不同浓度的KMnO₄溶液反应,制备了四种不同C/Mn比例的C@MnO₂并用作超级电容器电极材料。XRD测试结果证明复合物中二氧化锰为α-MnO₂。扫描电子显微镜显示复合材料中炭微球表面被二氧化锰薄层包覆,且覆盖度、包覆层厚在不同反应体系中均有所差异。电化学测试结果表明,C/MnO₂复合物与二氧化锰单组份相比,导电性明显得到改善,电容性特征明显。在5 mV s^-1电位扫速下,CSM-3具有最大比电容,达到259 F g^-1;在有限范围内,复合物比电容随C/Mn比例增大而增大,但过高的二氧化锰组分会对复合物电化学性能产生不利影响。CSM-3在1 A g^-1电流密度下,循环充放电400次,容量保持率大于96%,表明该种复合物具有良好的循环性能。3.大比表面积能够有效增大C@MnO₂复合电极材料中双电层电容部分。以SiO₂为模板,酚醛树脂为碳源,经过600℃高温碳化以及NaOH除硅处理后获得空心炭球。以空心炭球为基底采用液相氧化还原法与KMnO₄溶液反应,制备了大比表面积的空心C@MnO₂并用作超级电容器电极材料。XRD测试结果证明复合物中二氧化锰为α-MnO₂。扫描电子显微镜以及透射电子显微镜证实了炭球为空心结构。BET结果显示,空心炭球单组分比表面积较大,有382 m² g^-1,而复合材料中比表面积为152 m² g^-1。电化学测试结果表明,C/MnO₂复合物与二氧化锰单组份相比,导电性明显得到改善,电容性特征明显。复合材料具有较理想的比表面积和丰富的孔隙结构,双电层电容贡献增大。在2 mV s^-1电位扫速下比电容最大可达到258F g^-1;1 A g^-1电流密度下,比电容仍能达到206 F g^-1。与初始比电容相比,保持率约为80%,说明该电极具有卓越的倍率性能和理想的电容特征。在1 A g^-1电流密度下,循环充放电1000次,容量衰减小于3%,表明该种复合物具有良好的循环性能。