石墨烯基電極材料的制備及其超電容性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種通過極化電解質(zhì)來進(jìn)行儲(chǔ)能的新型能源器件，具有大的功率密度、長(zhǎng)的使用壽命以及高的能量轉(zhuǎn)化效率等眾多優(yōu)點(diǎn)，近年來在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域掀起了一股新的研究熱潮。但是，超級(jí)電容器自身也有著嚴(yán)重的劣勢(shì)，即能量密度相對(duì)較低，嚴(yán)重制約著超級(jí)電容器的發(fā)展。自2004年石墨烯新材料的發(fā)現(xiàn)，其優(yōu)異的電學(xué)性能使得提升超級(jí)電容器的能量密度成為了一種可能。本文利用化學(xué)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(cè)手段對(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能做了相關(guān)分析，另外還對(duì)石墨烯/ MnO2復(fù)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(jìn)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(cè)試表明水合肼還原所得石墨烯的團(tuán)聚比較嚴(yán)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(tuán)殘留，微波剝離還原法所得的石墨烯相對(duì)還原比較徹底，并且團(tuán)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(jí)電容器，分別在無機(jī)體系和有機(jī)體系中對(duì)電容器的電化學(xué)性能做了相關(guān)分析，測(cè)試表明微波剝離還原法制備的石墨烯在無機(jī)體系和有機(jī)體系下的電化學(xué)性能都相對(duì)最佳。另外，詳細(xì)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(jié)劑的用量，電極成型壓力對(duì)電容器的電學(xué)性能的影響，結(jié)果表明在選用泡沫鎳為集流體，粘結(jié)劑含量為5％~10%，電極成型壓力為5MPa時(shí)，電容器的性能最佳，比容量達(dá)到147F/g，

4、循環(huán)1000次后，容量保持率為94%。
　　3、利用原位生長(zhǎng)技術(shù)制備了石墨烯/ MnO2復(fù)合材料，測(cè)試表明，復(fù)合材料中的 MnO2為具有層狀結(jié)構(gòu)的單斜晶系 birnessite-MnO2，粒徑為納米級(jí)，均勻的分散在石墨烯片層表面上。并且當(dāng)MnO2的負(fù)載量為20%時(shí)，石墨烯/ MnO2復(fù)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(dá)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