【摘 要】
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超级电容器是一类结合了传统电池和平行板电容器优势的新型储能器件。电极材料的性能决定了超级电容器器件的性能,电极材料根据储能原理可分为以碳基为主的双电层型电容器和以金属氧化物、氢氧化物、导电聚合物为主的赝电容型电容器。碳基材料具有制备成本较低、结构稳定和导电性好的优点,但存在比容量不高的问题。层状双金属氢氧化物（LDH）作为一类典型的赝电容型电极材料,具有结构尺寸可调节,理论比容量高和制备简单等优点
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超级电容器是一类结合了传统电池和平行板电容器优势的新型储能器件。电极材料的性能决定了超级电容器器件的性能,电极材料根据储能原理可分为以碳基为主的双电层型电容器和以金属氧化物、氢氧化物、导电聚合物为主的赝电容型电容器。碳基材料具有制备成本较低、结构稳定和导电性好的优点,但存在比容量不高的问题。层状双金属氢氧化物（LDH）作为一类典型的赝电容型电极材料,具有结构尺寸可调节,理论比容量高和制备简单等优点,然而LDH片层结构经常发生团聚现象,也存在循环不稳定和电导率较差等问题。复合两种材料可以有效的互补其优缺点。本文制备了多孔碳与LDH复合物并分析了其电化学性能,合理设计和改进电极材料,电化学性能得到了极大的提升,也为以后制备高性能的超级电容器提供参考。具体研究内容如下:以海带为碳源,通过碳化和活化两步高温反应制备海带基三维多孔碳材料。使用KOH作为主要活化剂,K2FeO4为辅助活化剂,在保持高比表面积的同时,提高了石墨化程度以改善多孔碳的导电性。文中研究了石墨化程度对电化学性能的影响,制备出的多孔碳材料比表面积最高为2868 m2g-1,在0.5Ag-1下单电极比容量为438 F g-1。组装成对称器件后,具有较高的能量密度（19.9 Wh kg-1）。为了改善NiCo-LDH的电化学性能,本论文实验通过溶剂热法制备了铬掺杂NiCo-LDH,实验不断优化铬的掺杂比例,讨论了其对NiCo-LDH形貌和电化学性能的影响。研究发现铬元素掺杂对镍钴氢氧化物具有极大的影响,当添加比例为Ni:Co:Cr=1:1:0.25时,NiCoCr0.25-LDH的比电容从NiCo-LDH的786Fg-1增加至1633 F g-1。但是其稳定性较差,为了改善其电导率较差和结构稳定性不好的缺点,将其与第三章所制备的多孔碳材料复合,得到的复合物循环稳定性得到了极大的改善,实验证明少量加入多孔碳并不会改变复合物的片层状结构,并且复合材料在10A g-1的大电流密度下保持率从NiCoCr0.25-LDH的30%提高至5 mg-NiCoCr0.25-LDH的62%。
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