超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能元件。与传统静电电容器相比,超级电容器具有更高的能量密度;与电池相比,具有更大的功率密度,更长使用寿命,更高的充放电效率。由于超级电容器具有高功率密度,能满足电动汽车启动、加速等对高功率的需要,也可用于直流开关电源、电路元件和小型电器等,应用前景十分广阔,日益受到人们的重视。目前,超级电容器的研究主要集中于高性能电极材料的制备。本文研究了MnO2、Mn-Ni氧化物、石墨烯、Mn-Ni氧化物/石墨烯等电极材料的制备及其超电容性能,主要内容包括:　　(1)尝试采用简易的室温固相配位法合成超细 MnO2电极材料。将乙酸锰和草酸等主要原料在室温混合、高能球磨10 h,得到配位化合物草酸锰,将该配位化合物在250℃煅烧10 h制得 MnO2电极材料。结果表明,制得的锰氧化物主要由a-MnO2和g-MnO2晶相组成,一次粒径为~200 nm。该电极材料在5 mol/L KOH电解液中表现出优良的超电容性能。循环伏安测试的扫描速度为2 mV/s时,该电极材料的比电容为337 F/g,在50 mV/s时比电容为197 F/g。在电流密度为0.8 A/g恒流充放电500次循环后,该电极材料的比电容为228 F/g,仍保持了初始比电容的75％。　　(2)研究了Ni含量对 Mn-Ni复合氧化物电极材料的超电容性能的影响。以硫酸锰、氯化镍和氢氧化钾为主要原料,采用固相配位方法合成了Mn1-xNixOδ(x=0,0.2,0.4)复合氧化物电极材料。结果表明,该 Mn1-xNixOδ复合氧化物呈现α-MnO2和g-MnO2相结构,由超细一次颗粒聚集成介孔、形状不规则的团聚体。适度的Ni含量可显著改善 Mn-Ni复合氧化物电极材料的超电容性能,其中的Mn0.8Ni0.2Oδ电极材料表现出最大的比电容和最好的循环稳定性。在5 mol/L KOH电解液中,循环伏安测试的扫描速度为2 mV/s时,Mn0.8Ni0.2Oδ电极材料的比电容为528 F/g,当扫描速度增大到50 mV/s时,该电极的比电容为221 F/g。以1.24 A/g电流密度恒流充放电500次循环后,其比电容为250 F/g,仍保留了其初始比电容的89%。　　(3)研究微波处理对 Hummers法制得的石墨烯的电容性能的影响。采用Hummers法得到氧化石墨烯,再经水合肼还原得到石墨烯,采用微波处理进一步改善该石墨烯的超电容性。结果表明,微波处理可进一步减少石墨烯的残余含氧功能团;在适度的微波处理条件(样品2 g,功率800 W,处理时间30 s)得到的石墨烯样品不仅具有优异的高功率性能,还保持了较大的比电容;在5 mol/L KOH电解液中,循环伏安测试的扫描速度为2 mV/s时,其比电容为145 F/g,当扫描速度增大到150 mV/s时,其比电容仍有92 F/g,以1.25 A/g电流密度恒流充放电2000次循环后,其比电容为105 F/g,保持其初始比电容的98%。　　(4)尝试以室温固相法合成的石墨烯/Mn0.8Ni0.2Od复合材料为正极材料,上述微波处理的石墨烯为负极材料,组装非对称模拟电容器,研究该电容器各性能参数之间的关系。结果表明,该非对称模拟电容器具有较大的能量密度、较高的功率密度和优异的循环稳定性。在5 mol/L KOH电解液中,该模拟电容器的工作电压可达1.5 V,当功率密度高达2586 W/kg,能量密度仍有12 Wh/kg,以1.35 A/g电流密度恒流充放电2000次循环后,其比电容为49 F/g,保留其初始比电容的98%。