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超级电容器因其具有功率密度高、循环寿命长、可快速大电流充放电、可逆性好等优异特性,已成为世界各国新能源领域的研究热点之一。与传统的超级电容器电极材料(如:IrCl3、RuCl3、RuO2、MnO2、In2O3等)相比,导电聚合物聚吡咯(polypyrrole,简写为PPy)具有柔韧性好、电导率高、制备方法简单、条件易于控制,以及可逆的氧化还原反应行为、良好的生物相容性和环境稳定性。PPy作为备受关注的超级电容器电极活性材料,已经在众多领域得到了广泛应用。然而,当其用于电极材料进行充电/放电的过程中,高分子链收缩/膨胀致使分子链的断裂、破坏,容易引起活性物质的减少,导致电容器的载能量和寿命下降,表现出较差的循环稳定性能,极大的限制了该材料的应用。基于此,本文选择将聚吡咯与具有多元价态、高电容、优秀循环稳定性的混合金属氧化物进行复合,有望实现聚吡咯基复合电极材料高比电容、高能量密度、良好循环稳定性等性能的统一。研究了复合材料形貌、混合金属氧化物离子种类对材料电化学性能的影响,通过分析其电化学反应机制考察了结构与性能的构-效关系。主要结果如下:首次制备了NiMoO4/PPy核-壳结构超级电容器电极材料。NiMoO4/PPy复合电极表现出比NiMoO4及PPy单电极更高的比电容、倍率性能及循环稳定性能。该复合电极在电流密度为5 mA/cm2时,比电容可达1 389 F/g,面电容高达2.98 F/cm2。在高电流密度8 mA/cm2时,循环充电/放电1 000次,NiMoO4/PPy复合电极比电容保留为最初的71%,明显高于PPy单电极的循环稳定性(44%)。阻抗谱分析得知,NiMoO4/PPy复合电极相对于单电极具有更小的电荷转移电阻。成功的在碳布上合成出NiCo2O4/PPy核-壳复合材料。该复合电极材料在电流密度为2 mA/cm2时比电容可达1 328 F/g。在展现出优异的电化学性能的同时,其循环稳定性得到了大幅提升。在10 mA/cm2的高电流密度下循环充电/放电5 000次,比电容保持初始值的85%,当电流密度从2 mA/cm2升至20 mA/cm2时,比电容保持率仍为80.4%。并且NiCo2O4/PPy复合电极的比电容、倍率性能及循环稳定性都优于NiCo2O4和PPy单电极。首次设计制备了具有三维分级纳米结构的ZnCo2O4/PPy超级电容器电极材料。通过电化学测试显示,当电流密度保持2 mA/cm2时,得到了高比电容1 559 F/g;在高电流密度10 mA/cm2时,循环充电/放电5 000次,比电容保留率高达90%。当电流密度从2增加到20 mA/cm2时,ZnCo2O4/PPy的比电容保持率成功提升到89%。展现出比ZnCo2O4和PPy单电极更优秀的比电容、面电容、倍率性能及循环稳定性能。探讨并揭示了影响该复合电极电化学性能的关键因素。双电极测试系统中,在电流密度为2 mA/cm2、功率密度为0.2 kW/kg时能量密度高达30.9 Wh/kg,具有良好的应用前景。