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超级电容器作为新型储能装置,具有充电速度快、温度特性好等特点,有望满足未来实际应用所需的储能需求。过渡非贵金属,如铁等,具有储量丰富、价格低廉且环境友好的特点,在超级电容器研究领域中具有较明显的优势和广泛的应用前景。铁基氧化物具有多种晶体形态,为其电化学性质的调变和优化提供了可能。本论文集中研究铁基氧化物类电极材料和铁碳复合电极材料,通过优化实验方法及组分调配,产物获得较高比电容和良好的电化学稳定性,深入研究了该电极材料结构组成与性能的关系。首先,采用水热法制备Fe203@Ni电极材料。研究形貌显示,泡沫镍表面产物是由纳米丝和立方体纳米颗粒组成,XRD结果显示其组分为α-Fe203,属三方晶系。电化学测试结果,1.0 mol L-1 KOH电解质体系中,Fe203@Ni电极具备良好的电化学活性,呈主体赝电容特征;Fe203@Ni电极比电容可达811.1F g-1,与非原位Fe2O3电极相比,比电容提高了约93.0%。原位水热合成获得的Fe203@Ni电极显示较小的体系等效电阻,较好的离子传递能力;5000个充放电循环测试结果,1.0A g-1电流密度下,Fe203@Ni//AC非对称电容器保持了初始比电容的51.2%。第二,通过一步水热法制备了 Fe203-C@Ni电极材料。考察了水热温度、铁碳前体摩尔比等条件对产物形貌、组成及电化学活性的影响。分析结果显示,适当调变前体中的铁碳摩尔比,泡沫镍表面的活性物质由纳米丝状转变为纳米丝和纳米片状两种微观状态。电化学测试结果,Fe2O3-C@Ni电极呈主体赝电容特征,1.0 A g-1电流密度下,当前体中铁碳摩尔比为10:7时,Fe203-C@Ni电极的比电容最大,约为858.1 F g-1。这与Fe2O3@Ni电极相比,比电容增加了约6.0%。20000个充放电循环测试结果,Fe203-C@Ni电极保持了初始比电容的79.2%,这一结果说明,随着碳前体加入,Fe203-C@Ni电极的电化学稳定性显著提高。最后,采用活性炭(AC)作为负极,Fe2O3-C@Ni电极材料作为正极,模拟组装Fe203-C@Ni//AC非对称电容器,恒电流充放电测试,1.0 mol L-1 KOH电解质体系中,1.0 A g-1电流密度下,电容器能量密度最高可达54.7 W hkg-1;6.0 molL-KOH电解质体系中相同电流密度条件下,经过20000个充放电循环测试,电容器保持了初始比电容的92.0%。综上可知,Fe203-C@Ni电极材料具有良好的能量密度和优异的电化学稳定性。