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随着石油等化石能源的日益消耗与短缺,以及化石能源燃烧尾气排放对环境的污染越来越严重,人们在寻找一种替代化石燃料的新型能源装置,以实现能源的可持续发展。现有的超级电容器多为固定结构且体积庞大,很难实现在特殊情况下的应用。近几年,有很大潜在应用前景的可以任意弯曲的柔性超级电容器引起了人们的广泛关注。目前研究较多的柔性超级电容器电极多由碳纳米管基或者石墨烯基复合材料构建,但导电性好的碳纳米管以及石墨烯的规模化生产成本较高,不利于产业化。因此,寻找一种新型的、可大规模生产的超级电容器材料来实现柔性超级电容器的构建是一项十分有意义的工作。 本文主要采用水热合成的方法,以碳纤维为基底,实现在碳纤维上可控合成三维二氧化锰包裹钴酸镍核壳纳米线结构(NiCo2O4@MnO2),在碳纤维上合成三维二氧化锰包覆氢氧化镍核壳纳米片结构(Ni(OH)2@MnO2)。这些直接生长在碳纤维的纳米复合材料不仅可以直接作为电极,还可以直接作为超级电容器的应用。经过对其电化学性质的测试,研制了高比电容和功率密度的超级电容器,发现其具有良好的电化学性能。主要包括以下内容: (1)利用简单有效的两步水热反应法,在碳纤维上生长出了NiCo2O4@MnO2,核壳纳米异质结构,分析了这种纳米结构的生长条件,由于良好的纳米线微结构和高电导率,这些三元NiCo2O4@MnO2电极在电流密度为1A g-1时,具有855F g-1的较高比容量,当功率密度为0.3 kW kg?1时,能量密度为42.75 Wh kg-1,其电化学性能是比单独的NiCo2O4组分优秀的。此外,我们将其组装成柔性的对称超级电容器,并表征发现其具有良好的电化学性能,这些结果都显示出三元复合基电极材料具有巨大的下一代超级电容器的潜力。 (2)利用简单有效的两步水热反应法,直接在碳纤维上生长出Ni(OH)2@MnO2核壳纳米片复合结构,它呈现出了非常优秀的电化学性能,在电流密度为1A g-1时,具有884.5 F g-1的较高比容量。当功率密度为0.55 kW kg?1时,能量密度为159.2 Wh kg-1,并且具有优秀的循环稳定性,其电化学性能是比单独的Ni(OH)2组分优秀。此外我们使用此核壳纳米片状结构作为两个电极设计并组装了一个质量轻、柔性的对称超级电容器,该设计提供了一种新的方法去制作高性能柔性超级电容器,在便携和可穿戴电子设备有很好的应用前景。