近年来,作为可充型的储能器件,超级电容器得到了飞速的发展。作为超级电容器性能的决定性因素,电极材料的制备方法和性能研究成为当今科学发展的首要目标。其中,二氧化锰作为超级电容器的正极材料,具有资源丰富、环境友好和较高的理论比电容等优点,因此受到广泛的关注和探索。但作为单一的电极材料,在电容性和稳定性等方面仍具有明显的不足。为了解决这一问题,在本论文中设计并制备了一种多孔核-壳结构的正极材料,利用XRD、FE-SEM、TEM、XPS和电化学测试等检测手段对材料的结构、形貌、化学组成以及电化学性能进行一系列详细的分析和讨论,同时对多孔核-壳结构的形成机理进行研究和分析,证明这种特殊结构的电极材料可以利用协同效应来改善和提高电化学性能。主要研究内容如下:利用水热法,在尿素和氯化钴的比例为1:5,水热温度160°C,等温6 h的实验条件下制备多孔花型核-壳结构的Co₃O₄@Mn O₂正极材料。进一步通过电沉积法以高导电的PPy为壳制备Co₃O₄@Mn O₂@PPy正极材料。电化学测试表明,在电流密度为1 A·g^-1下,Mn O₂、Co₃O₄@Mn O₂和Co₃O₄@Mn O₂@PPy三种正极材料的比电容和对应的电容保持率依次增加,其中Co₃O₄@Mn O₂@PPy正极材料的电化学性能最佳,其比电容为977F·g^-1,电容保持率高达105%,且电荷转移电阻为1?。经过讨论和分析可知,多孔花型核-壳结构的生长机理为“溶解-成核-生长-Ostwald熟化机制”,这种多孔花型核-壳结构具有较大的接触表面积,每个纳米针之间的距离增强了电极内质子的扩散动力并确保电极与电解质之间的有效接触,通过增加活性物质的反应率来提高正极材料的电化学性能。以AC为负极材料,组装Co₃O₄@Mn O₂@PPy//AC非对称型超级电容器,其电化学性能明显优于Mn O₂//AC和Co₃O₄@Mn O₂//AC。Co₃O₄@Mn O₂@PPy//AC的电容量为103F·g^-1,最大的能量密度和功率密度分别为55.3 Wh·kg^-1和8589.3 W·kg^-1,在5000次长循环过程中的电容保持率仍为120%。实验结果证明多元材料的协同作用可显著提高正极材料的电化学性能,使其作为超级电容器正极材料具有一定的实用价值。