超级电容器是一种介于传统电容器与二次电池之间的新型储能器件,具有充电时间快、功率密度高等众多优点,但能量密度却有待提高。电极材料是影响超级电容器性能的关键因素,从电极材料入手,提高能量密度有两种途径,一是提高电极材料的比电容;二是将不同电位窗口的电极材料组装成非对称超级电容器,以提高器件的工作电压窗口。基于这两种方法,本文制备了δ-Mn02、还原氧化石墨烯、MnO2/石墨烯的复合物三种电极材料,利用X-射线衍射、扫描电子显微镜与拉曼测试对材料进行了形貌结构表征,并以1M的Na2SO4溶液做电解液,对三种电极材料及组装的器件进行了循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等电化学测试。本文的主要工作及创新点如下:1.利用水热法制备二氧化锰材料,逐步深入探讨了水热法的时间,温度、原料配比、分散剂、pH等不同的实验条件对所得的MnO2材料的结构及电化学性能的影响。创新性地利用梯度的温度处理方法对所得MnO2材料进行优化,最终发现降梯度140-120-100℃的温度处理方法所得的无定型与微结晶状共存的δ-MnO2的电化学性能最为优异,最大比电容可达180.25 F/g;当电流密度升至13 A/g时,比电容仍有117 F/g;以50 mV/s的扫描速率循环1000圈后,比电容仍保留94%。2.用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,并研究了水合肼化学还原、热还原、水热还原三种不同的还原方式制得的石墨烯。发现水热还原氧化石墨烯性能最优,比电容最高可达128.81F/g,在13A/g的电流密度下比电容仍为94.25 F/g。在50 mV/s的扫速下循环1000圈,比电容仍保留99%。3.通过一步水热法将MnO2与石墨烯进行复合,创新性地采用了过量的高锰酸钾,致使复合过程中存在插层复合与原位复合两种复合方式,形成Mn02/石墨烯/MnO2三明治结构,最高比电容可达193.38 F/g, 50mV/s的扫描速度下,循环1000圈后比电容仍保留98%。4.选取性能最优的复合物做正极、还原氧化石墨烯做负极,组装成扣式非对称超级电容器进行电化学测试,发现在0.5 A/g的电流密度下,器件比电容为48.68 F/g,对应的能量密度为17.31 Wh/Kg,此时功率密度仍可达171.65 W/Kg。