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超级电容器在充放电时间(短)、充电效率(高)和使用寿命(长)等方面所拥有的诸多优势使其成为新能源研究领域炙手可热的储能装置,且拥有广阔的应用前景。近年来发展起来的石墨烯是一种可应用于超级电容器的新型电极材料,具有理论比表面积大、导电性好、热稳定性强等优异性能。但是在其制备过程中存在两个问题:一是范德华力作用会引起石墨烯片层之间严重的堆叠,导致形成双电层有效面积的利用率降低;二是伴随着石墨烯片表面含氧官能团的减少会逐渐削弱材料的亲水性能。这些都会阻碍石墨烯作为电容器电极材料时性能的充分发挥。因此,本论文中作者合成了褶皱石墨烯材料和石墨烯/磷化镍复合材料,通过控制石墨烯片表面含氧官能团的含量和复合材料中石墨烯的含量来提高电极材料的导电性、比容量等性能。具体的研究工作包括以下两个方面:(1)以天然石墨为原料,先通过改良的Hummers方法制备二氧化锰负载的氧化石墨烯,热处理将氧化石墨烯还原后再将二氧化锰除去,制备了褶皱石墨烯材料。此方法制备的石墨烯材料片层表面含有大量的含氧官能团,不仅增加了材料的亲水表面积和电活性表面积,还通过法拉第反应提供了赝电容。而且电极材料的性能随着热处理温度的升高而下降,这主要是由于热处理温度升高后石墨烯片表面的含氧官能团大量失去,导致其提供的赝电容减少。测试结果表明,在300 ℃下热处理的褶皱石墨烯材料G-300的性能最优异,在6 mol/LKOH电解液中的最大质量比容量为335 F/g,当扫速增加到500 mV/s时,其比容量为241 F/g,并且在200 mV/s扫速下循环测试10000次后其容量保持率为94.58%,展现了良好的电化学性能。(2)采用低温热还原方法合成石墨烯/磷化镍复合赝电容材料,石墨烯的加入不仅为离子和电子的运输提供了快速通道提高了复合材料的导电性,还起着支撑和稳固复合材料的作用,从而抑制了 Ni2P纳米颗粒的聚集和循环过程中的体积膨胀,使复合材料在比容量和稳定性等方面均有显著提高。为了进一步提高复合材料的导电性用氢碘酸对复合材料进一步还原。研究结果表明:石墨烯含量为10%的石墨烯/磷化镍复合材料RGI/Ni2P-aq-在2 mol/L KOH电解液中的最大比容量为2504 F/g,经过氢碘酸还原40 mins之后的RGO/Ni2P-aq-10-HI-40电极材料在2 mol/LKOH电解液中的最大比容量为2735 F/g。并且当扫速增加到50 mV/s时,其比容量仍保持2136 F/g,显示了优良的倍率性。最后,以RGO/Ni2P-aq-10材料为正极,以G-300为负极组装非对称超级电容器,当功率密度为310 W/kg时,能量密度高达69 Wh/kg;当功率密度达到12030 W/kg时,能量密度仍能达到26.7 Wh/kg。