【摘 要】
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超级电容器作为一种新型储能器件，具有能量密度和功率密度高、比容量大等特点。它在电动汽车、移动通讯和国防等领域有巨大的市场前景。锂离子电池因为工作电压高、能量密度大
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超级电容器作为一种新型储能器件，具有能量密度和功率密度高、比容量大等特点。它在电动汽车、移动通讯和国防等领域有巨大的市场前景。锂离子电池因为工作电压高、能量密度大、自放电率低、“绿色”环保等众多优点而倍受人们的关注，目前已广泛应用于小型用电器中，并正积极向空间技术、国防工业、电动汽车、UPS等领域发展。此外，超级电容器还可以和锂离子电池组合作为电动汽车的动力电源系统。目前在影响化学电池性能的所有因素中，电极材料的性能无疑起着最重要的作用。因此，本论文重点研究不同种类电极材料的电化学性能，研究掺杂碳纳米管对电极材料的充放电性能和循环寿命的影响。主要研究内容有：
（1）利用化学沉淀法和溶胶凝胶法制备MnO2电极材料并研究其电化学行为。借助XRD和SEM进行样品表征，通过对电极材料进行循环伏安、恒流充放电和交流阻抗性能测试，获得循环稳定性和比容量较高的储能器件。在在50mA/g电流密度下得到60℃恒温液相反应的产物比容量为257.9F·g-1，其等效串联电阻小为2.5Ω、充放电效率高、功率特性也较好；溶胶-凝胶法制备的MnO2粉末材料比容量高，但循环性能有待改善。
（2）通过沉淀法制备了NiCO3和NixCo1-xCO3前驱体，并由热处理得到了NiO和NixCo1-xO粉体。恒流充放电测试得到NiO和NixCo1-xO电极材料50mA/g电流密度下的比容量分别为82.2F·g-1和91.7F·g-1，等效串联电阻分别为26.9Ω，和11.4Ω。研究表明NiO掺Co能提高电极材料的电化学活性，从而使比电容量得到提高，内阻减小，并减缓了大电流充放电情况下比容量的衰减。
（3）研究经硝酸回流处理的碳纳米管和热处理的碳纳米管电极材料的循环伏安特性和恒流充放电性能，表明碳纳米管具有理想的双电层特性。研究MnO2/CNTs复合电极材料的电容特性，复合电极的比容量在经200次循环之后保持率为90.4％，充放电效率接近100％。复合材料电化学性能的提高主要源于碳纳米管的贡献，掺杂有利于降低电极材料的内阻，提高其功率特性和循环稳定性。
（4）碳纳米管的特殊结构可为锂离子提供更多可嵌入，嵌出的空间位置，利用碳纳米管的优良特性将其和钴酸锂、磷酸铁锂复合作为锂离子电池电极材料，在1mol/LLiPF6EC/DMC/EMC=1：1：1电解液中进行一系列电化学性能测试。采用球磨法对LiFePO4进行掺碳纳米管改性，得到10wt％CNTs含量的LiFePO4/CNTs电极具有较优良的充放电性能和阻抗特性。其极化小、稳定性强、充放电平台更平稳。0.1C下首次充电和放电比容量分别为133.5mAh/g和128.5mAh/g，库伦效率达到96.3％，且循环稳定性高。
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