超級(jí)電容器的這些特點(diǎn)使它有希望成為本世紀(jì)新型的綠色能源，如：用作各種存儲(chǔ)器的備用電源或與電池聯(lián)用組成電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)等。

　　根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理的不同，超級(jí)電容器可分為建立在電極/電解液界面雙電層基礎(chǔ)上的雙電層電容器和建立在電極/電解液界面發(fā)生的高度可逆的快速氧化-還原反應(yīng)基礎(chǔ)上的贗電容器。高比表面積的碳材料（如活性炭）是雙電層電容器常用的電極材料，但活性炭導(dǎo)電性較差，使電容器的等效串聯(lián)電阻較大，導(dǎo)致其功率特性差?；钚蕴?jī)?nèi)“死孔”的存在，導(dǎo)致其頻率響應(yīng)性差。碳納米管（carbonnan-otubesCNTs）自被發(fā)現(xiàn)以來其作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用就受到眾多研究者的關(guān)注。實(shí)驗(yàn)中，CNTs電極均采用6mol/L的KOH水溶液作為電解液，CNTs/MnO2復(fù)合電極采用2mol/L的IKC1水溶液作為電解液。電容器的容量由恒流放電曲線的直線部分，根據(jù)公式c=/.//AV計(jì)算得到，其中：為電容器的比容；/為恒流放電電流；AV為電壓降；At為所取時(shí)間段。文中給出的比容均為單電極比容，考慮到電容器由兩個(gè)相同的電極串聯(lián)構(gòu)成以及質(zhì)量加和的因素，電容器單體（雙電極）比容應(yīng)該為單電極比容的1/4左右。等效串聯(lián)電阻（equivalentseriesresistanceESR）由恒流放電曲線的初始電壓降計(jì)算計(jì)算公式為R=AV//其中：：為等效串聯(lián)電阻；AV為恒流放電曲線的初始電壓降。除了考察MnO2含量對(duì)復(fù)合電極材料性能的影響外，CNTs/MnO2復(fù)合電極材料的各項(xiàng)測(cè)試中皿出2的含量均為50%. 2結(jié)果與討論2.1CNTs/Mn2復(fù)合電極材料的表面形貌、和分別為未經(jīng)回流的CNTs、經(jīng)過回流處理的CNTs和沉積有MnO2的CNTs的透射電鏡照片。由可以看出：CNTs的管徑為20~ 40nm，管子粗細(xì)均勻，管壁光滑。經(jīng)過稀硝酸浸泡后管壁極少見到粘附的催化劑顆粒。由可未經(jīng)回流的CNTs的透射電鏡照片F(xiàn)ig.回流處理的CNTs的透射電鏡照片六邊形的石墨層在空間通過360*卷曲而成，而端帽則由五邊形、六邊形和七邊形碳原子環(huán)組成，在濃硫酸和濃硝酸混合液的作用下，五元環(huán)和七元環(huán)容易被氧化而將端帽打開。另外，通過強(qiáng)氧化性酸的回流處理，可以在CNTs的表面吸附豐富的官能團(tuán)「9.為經(jīng)過回流處理的CNTs的紅外光譜。由可以發(fā)現(xiàn)：3 634cm1處出現(xiàn)明顯的吸收峰，它們分別對(duì)應(yīng)于一OH和和>C=O，這些官能團(tuán)在CNTs的表面形成活性中心，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生氧化i原反應(yīng)形成贗電容，進(jìn)而提高電容器的比容。

　　表1回流和Mn2沉積對(duì)CNTs電容器性能的影響沉積有MnO2的CNTs的透射電鏡照片以看到：經(jīng)過濃硫酸和濃硝酸混合液的回流處理，部分碳納米管的端帽已被打開。反映出CNTs的管壁被納米尺寸的Mn2均勻地包覆著。

　　2.2回流處理對(duì)CNTs超級(jí)電容器性能的影響器性能指標(biāo)的變化。由表1可以看出：和未經(jīng)回流處理的CNTs相比，經(jīng)過回流處理的CNTs電極的比容有了較大幅度地提高。因?yàn)槭褂脻庀跛岷蜐饬蛩岬幕旌衔飳?duì)CNTs進(jìn)行回流處理可以將部分CNTs的端帽打開，使電解液進(jìn)入其內(nèi)腔，增大可以利用的2.3基于CNTs/MnO2復(fù)合電極的超級(jí)電容器的性能Mn2在中性或弱酸性電解液中可以發(fā)生如下反應(yīng)：這是一高度可逆的氧化-還原反應(yīng)，由此可實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)而形成贗電容，Mn2贗電容器的比容可達(dá)203F/g「101.從表1可以看出：當(dāng)把Mn2沉積到復(fù)合電極材料比容隨Mn2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. CNlVMnO2復(fù)合電極的循環(huán)伏安曲線‘CNTs上時(shí)，由于Mn2發(fā)生氧化-還原反應(yīng)引進(jìn)贗電容而使電極材料的比容大幅度提高。而且，由于Mn2被沉積在CNTs的表面，極大地增大了Mn2的表面積，從而大大增加了活性反應(yīng)點(diǎn)。這種沉積在CNTs表面的Mn2的比容比純Mn2贗電容器的比容大得多，所以它能大幅度提高電極材料的比容。由于對(duì)確定的電解質(zhì)，決定能量密度的關(guān)鍵是比容，因而在沉積了Mn2以后，電容器的能量密度也有很大幅度地提高。雖然，Mn2的引入使電極的等效串聯(lián)電阻有一些增加，但增加幅度不大。

　　為CNTs/Mn2復(fù)合電極材料在掃描速率為10mV/s時(shí)的循環(huán)伏安曲線。由可以看出：循環(huán)伏安曲線關(guān)于零電流線明顯的對(duì)稱性說明復(fù)合電極材料具有良好的可逆性。循環(huán)伏安曲線不存在明顯的氧化3原峰，說明在掃描電位范圍內(nèi)，氧化-還原反應(yīng)均勻地進(jìn)行。為復(fù)合電極材料的恒流充放電曲線，充放電電流為40mA，充放電曲線初始階段電壓的突升或突降是由于電容器存在等效串聯(lián)電阻。計(jì)算得到：基于CNTs/Mn2復(fù)合電極材料的超級(jí)電容器的單電極比容為124F/g等效串聯(lián)電阻反映了復(fù)合電極材料中Mn2含量的變化對(duì)超級(jí)電容器性能的影響。由于Mn2對(duì)復(fù)合電極材料比容的貢獻(xiàn)是通過發(fā)生氧化-還原反應(yīng)產(chǎn)生贗電容來實(shí)現(xiàn)的，在電極面積相同時(shí)，贗電容可以產(chǎn)生比雙電層電容大得多的比容。因此，隨著復(fù)合電極材料中Mn2含量的增加，電容器的比容也逐漸增大。由可以看出：當(dāng)Mn2為65%時(shí)，復(fù)合電極材料的比容達(dá)到134F/g.由于Mn2的電導(dǎo)率低，Mn2的含量過高，使電容器的ESR過大，惡化功率特性。CNTs優(yōu)良的導(dǎo)電性和相互交織纏繞的結(jié)構(gòu)為沉積在其上面的Mn2提供了一個(gè)導(dǎo)電性良好的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)Mn2含量不高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是貫通的，相應(yīng)電極的ESR也就小；當(dāng)Mn2含量過高時(shí)，這一導(dǎo)電性良好的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)被Mn2分割，使電極的ESR顯著增大，從而使功率特性惡化。實(shí)驗(yàn)表明：Mn2不超過50%時(shí)，電容器能保持良好的功率特性。

　　為基于CNTs/Mn2復(fù)合電極材料的超級(jí)電容器的比容隨循環(huán)次數(shù)的變化。由可以看出：ChinaAcademicJournalElectronicPublishi始的幾個(gè)周期略有波動(dòng)外p電容器的比容基本保持不變，說明電容器容量穩(wěn)定，從而具有長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。

　　復(fù)合電極材料比容隨循環(huán)次數(shù)的變化3結(jié)論通過液相反應(yīng)在CNTs上沉積Mn2制備了CNTs/Mn2復(fù)合電極材料，基于此復(fù)合材料的超級(jí)電容器具有高比容、高能量密度、良好的可逆性和長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。

　　CNTs/MnO2復(fù)合電極材料具有比單一CNTs電極材料大得多的比容。當(dāng)Mn2為65 %時(shí)，復(fù)合電極材料的比容達(dá)到134F/g；當(dāng)MnO2不超過50%時(shí)，電容器能保持良好的功率特性。綜合考慮電容器的能量和功率密度，復(fù)合電極材料中MnO2取50%較為合適。

　　通過回流處理在CNTs表面上產(chǎn)生了大量的含氧官能團(tuán)，而且由于部分CNTs的端帽被打開，其內(nèi)表面也被利用而形成雙電層，這些都有助于提高CNTs電極的比容。