碳/镍锰层状双氢氧化物纳米复合材料的制备及其用于超级电容器性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

首先制备得到碳纳米材料，再通过水热法在碳基体上生长纳米结构的镍锰层状双氢氧化物，从而构建碳/镍锰层状双氢氧化物纳米复合材料；然后将所得复合材料与导电炭黑和粘结剂混合、涂覆于泡沫镍上，再经过高压压片处理，制得工作电极；将工作电极在碱性电解液中组装成三电极系统，测试其赝电容性能。探讨工艺参数对碳/镍锰层状双氢氧化物纳米复合材料赝电容性能的影响，以期获得高比电容、优异倍率性能以及长使用寿命的超级电容器正极材料，对于开发高性能的超级电容器具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行了混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。

1、超级电容器简介及原理

随着社会经济的发展,人们对绿色能源和生态环境越来越关注。超级电容器作为一种新型的储能器件,它是一种介于常规电容器与化学电池之间的一种新型储能器件,具有大功率输出、超长循环寿命、使用温度范围宽、快速充放电以及环保经济等优点^[1-3]。这些优点使得它在许多领域有着潜在的应用前景,近年来已经成为电化学储能领域的研究热点^[4]。电极材料是影响超级电容器性能和生产成本的关键因素,研究开发高性能、低成本的电极材料是超级电容器研究工作的重要内容^[5]。在各种电极材料中，过渡金属氧化物是较理想的选择，这是由于它们在电极/电解液界面可发生快速可逆的法拉第氧化还原反应^[6]，它们具有更高的理论容量、大量的氧化还原活性位点、储能丰富、成本低和环境友好等特点，引起人们的广泛研究^[7]。而ni、co、mn等过渡金属因其理论比电容高、价格低廉、环境友好、易制备而受到广泛关注^[8]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1. 优化水热法制备镍锰层状双氢氧化物的工艺。

2. 研究水热法制备碳/镍锰层状双氢氧化物纳米复合材料的工艺参数。

4. 研究创新点

将纳米纤维素作为碳源，构建碳纳米线/镍锰层状双氢氧化物复合材料，用于高性能的超级电容器正极材料。