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超级电容器是新型储能材料领域研究热点之一,具有高功率密度,但是其能量密度较低,成为制约其应用的瓶颈。因此,提高超级电容器的能量密度备受关注。本文主要从提高工作电压范围(V)和电极材料的比电容(C)两个途径开展研究,分别制备了具有较宽电位窗口以及高比电容的电极材料,并组装成非对称结构超级电容器,以实现超级电容器的能量密度的提升。已取得的研究结果如下:通过化学法制备了石墨烯,石墨烯的电位窗口较宽,达到-1.1-0V,并用于非对称超级电容器的负极材料。为了提升其比电容,我们采用一种简单的水解法制备Fe3O4/rGO复合物,由于Fe3O4和rGO的协同效应,复合物的比电容得到了明显提高,在循环10000次后比电容保持在98%。同时研究表明复合物中Fe3O4和rGO的质量比例会明显影响复合物的电化学性能。我们通过一种快速、简单的方法合成了高比电容的NiCo2O4纳米材料,并用于非对称超级电容器的正极材料。由于NiCo2O4独特的纳米结构而产生了非常高的比电容,在1A g-1时的比电容达到1274.3F g-1,当电流密度增加到20A g-1时比电容为1010.9F g-1,表明具有高倍率特性。采用石墨烯做负极材料,NiCo2O4做正极材料,组装了Graphene//NiCo2O4非对称结构超级电容器。非对称结构超级电容器将石墨烯负极材料(功率源)较宽的电位窗口与NiCo2O4正极材料(能量源)的高比电容结合起来。结果表明,非对称超级电容器器件的电位窗口可以达到1.6V,在0.5Ag-1的电流密度下,比电容达到69.5F g-1。在循环1000次后,比电容依然保持在大约80%。在功率密度为400W kg-1时,能量密度可以达到24.7Wh kg-1,显示出良好的应用前景。