石墨烯基電極材料的制備及其超電容性能研究.pdf

1、超級電容器是一種通過極化電解質來進行儲能的新型能源器件，具有大的功率密度、長的使用壽命以及高的能量轉化效率等眾多優(yōu)點，近年來在電化學儲能領域掀起了一股新的研究熱潮。但是，超級電容器自身也有著嚴重的劣勢，即能量密度相對較低，嚴重制約著超級電容器的發(fā)展。自2004年石墨烯新材料的發(fā)現，其優(yōu)異的電學性能使得提升超級電容器的能量密度成為了一種可能。本文利用化學氧化還原方法制備了石墨烯，并使用 XRD，SEM，Raman，循環(huán)伏安，恒流充放電，交

2、流阻抗等檢測手段對石墨烯的結構和性能做了相關分析，另外還對石墨烯/ MnO2復合材料的性能也做了一定探究，具體工作如下：
　　1、首先使用改進的Hummer方法制備了氧化石墨，然后利用水合肼還原法，真空熱剝離還原法，微波剝離還原法三種方法制備了石墨烯，測試表明水合肼還原所得石墨烯的團聚比較嚴重，真空熱剝離還原方法所得的石墨烯表面依然有部分含氧官能團殘留，微波剝離還原法所得的石墨烯相對還原比較徹底，并且團聚較少。
　　2、使用

3、三種不同還原手段所得的石墨烯組裝了扣式超級電容器，分別在無機體系和有機體系中對電容器的電化學性能做了相關分析，測試表明微波剝離還原法制備的石墨烯在無機體系和有機體系下的電化學性能都相對最佳。另外，詳細探討了微波剝離還原所得石墨烯電容器的組裝工藝，研究了不同集流體，粘結劑的用量，電極成型壓力對電容器的電學性能的影響，結果表明在選用泡沫鎳為集流體，粘結劑含量為5％~10%，電極成型壓力為5MPa時，電容器的性能最佳，比容量達到147F/g，

4、循環(huán)1000次后，容量保持率為94%。
　　3、利用原位生長技術制備了石墨烯/ MnO2復合材料，測試表明，復合材料中的 MnO2為具有層狀結構的單斜晶系 birnessite-MnO2，粒徑為納米級，均勻的分散在石墨烯片層表面上。并且當MnO2的負載量為20%時，石墨烯/ MnO2復合材料具有最大的比容量，在10mV/s掃描速度下，單電極的比容量達到225F/g，比同等條件下純的石墨烯電極的容量（147F/g）提高了53%，并且