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随着高性能实用储能器件发展，具有高功率密度，快速的充电/放电过程和超长的使用寿命优势的超级电容器在储能领域备受关注。然而，低能量密度限制了超级电容器的广泛应用。本文从材料设计出发，重点介绍了碳纳米纤维基无粘结剂电极材料的制备与表征，通过优化制备过程以及改性措施提高材料的性能。
本文以碳纳米纤维布为载体、六水氯化铁为铁源以及石墨烯为碳源，通过水热反应及后续热处理制备Fe2O3@碳纳米纤维(Fe2O3@CNFs)复合电极材料。较为系统的研究了铁源浓度对电极材料形貌、结构和电化学性能的影响，最终确定最佳浓度工艺参数。
其次，采用简单高效的包覆法在前驱体（FeOOH@CNFs）表面包覆一层还原石墨烯。研究了真空干燥和冷冻干燥涂覆方法对形貌，结构和电化学性能的影响。还原石墨烯保护层可以增加活性材料的导电性以及缓解电极材料在充放电过程中体积膨胀和收缩，使其具有高比容量和良好的循环稳定性。研究发现Fe2O3@CNFs-rGO-f具有理想的还原石墨烯保护层、良好的多孔结构和高导电性，因此表现出优异的电化学性能：在1.2V的大电位范围内，在2A g-1的电流密度下具有488F g-1的超高比电容，以及出色的倍率能力（在20A g-1电流密度下达到194F g-1的高比电容）。
最后，为了构建非对称超级电容器，对正极材料进行了研究。以碳纳米纤维无纺布为基底通过水热反应法在其表面负载镍钴双层氢氧化物（Ni-Co LDH），并用石墨烯进行包覆制备了无粘结剂的复合材料（Ni-Co LDH@CNFs-rGO）作为超级电容器的正极。超薄层状Ni-Co氧化物纳米片结构有利于快速电化学反应并提高活性材料的利用率。复合材料在三电极体系2A g?1的电流密度下显示了932F g?1的高比容量，当电流密度增至20A g?1时仍可达到366F g?1的比容量，具有较好的倍率性。将Ni-Co LDH@CNFs-rGO-5作为正极，Fe2O3@CNFs-rGO-f作为负极构筑非对称超级电容器。在非对称体系2A g-1的电流密度下表现出144F g-1的高比电容和出色的倍率性能，制备的非对称器件在1528W kg-1的功率密度下表现出45W h kg-1的高能量密度。
本文提出的电极材料制备方法有效提高了碳纳米纤维复合材料的电化学性能，为高性能碳基材料的制备提供了新思路。
本文以碳纳米纤维布为载体、六水氯化铁为铁源以及石墨烯为碳源，通过水热反应及后续热处理制备Fe2O3@碳纳米纤维(Fe2O3@CNFs)复合电极材料。较为系统的研究了铁源浓度对电极材料形貌、结构和电化学性能的影响，最终确定最佳浓度工艺参数。
其次，采用简单高效的包覆法在前驱体（FeOOH@CNFs）表面包覆一层还原石墨烯。研究了真空干燥和冷冻干燥涂覆方法对形貌，结构和电化学性能的影响。还原石墨烯保护层可以增加活性材料的导电性以及缓解电极材料在充放电过程中体积膨胀和收缩，使其具有高比容量和良好的循环稳定性。研究发现Fe2O3@CNFs-rGO-f具有理想的还原石墨烯保护层、良好的多孔结构和高导电性，因此表现出优异的电化学性能：在1.2V的大电位范围内，在2A g-1的电流密度下具有488F g-1的超高比电容，以及出色的倍率能力（在20A g-1电流密度下达到194F g-1的高比电容）。
最后，为了构建非对称超级电容器，对正极材料进行了研究。以碳纳米纤维无纺布为基底通过水热反应法在其表面负载镍钴双层氢氧化物（Ni-Co LDH），并用石墨烯进行包覆制备了无粘结剂的复合材料（Ni-Co LDH@CNFs-rGO）作为超级电容器的正极。超薄层状Ni-Co氧化物纳米片结构有利于快速电化学反应并提高活性材料的利用率。复合材料在三电极体系2A g?1的电流密度下显示了932F g?1的高比容量，当电流密度增至20A g?1时仍可达到366F g?1的比容量，具有较好的倍率性。将Ni-Co LDH@CNFs-rGO-5作为正极，Fe2O3@CNFs-rGO-f作为负极构筑非对称超级电容器。在非对称体系2A g-1的电流密度下表现出144F g-1的高比电容和出色的倍率性能，制备的非对称器件在1528W kg-1的功率密度下表现出45W h kg-1的高能量密度。
本文提出的电极材料制备方法有效提高了碳纳米纤维复合材料的电化学性能，为高性能碳基材料的制备提供了新思路。