超级电容器作为一种具有高能量密度、可大电流充放电、对环境友好的储能元件而备受关注。电极材料作为储能元件的核心组成部分,决定了超级电容器的性能。因此,如何从电极材料的角度提高超级电容器的比电容和能量密度是目前该领域研究的热点。锰基氧化物作为超级电容器的电极材料,具有较高理论比电容,且廉价易得、绿色环保;但是,纯锰基氧化物电极材料的导电性较差,内阻高,大大影响电极的比容量和循环稳定性。本文以提高锰基氧化物电极材料的导电性和比容量为目标,结合高导电性物质、无粘结剂趋势和纳米结构效应,设计并制备了新颖3 D结构的MnOx/C和CuO@C@MnO2,同时研究分析其电化学性能。具体来说包括以下内容:（1）采用水热法合成网络状相互连接多孔MnO2/C微球前体,经过不同的煅烧温度转化为多孔Mn2O3/C和Mn3O4/C微球。MnO2/C微球生长过程中,纳米晶须状的MnO2在C球表面自组装,形成相互连接的网络状,期间,C球内部所产生的离子（CO32-、HCO3-）形成孔及孔的通道。将所合成的样品组装成三电极体系,通过循环伏安（CV）、电化学交流阻抗（EIS）和充放电曲线对其进行电化学性能测试,结果表明煅烧500 ℃生成的Mn2O3/C具有最优的电化学性能:在0.4Ag-1下比容量值为237 Fg1,在1Ag-1下充放电循环5000圈,其容量值保持在90%以上,表现出良好的循环稳定性和倍率性能。通过Na2SO4/PVA凝胶电解质,将Mn2O3/C组装成固态电容器,在0-2 V电压窗口下测试电化学性能,结果表明在0.12 Ag-1时比容量高达57.5 Fg-1,在2000圈之后,容量保持89%。（2）采用多步水热煅烧的方式,直接在泡沫镍上生长3D多面体核双层壳CuO@C@MnO2。多孔泡沫镍具有优异的导电性、大的比表面积以及快速的电子传输速率;1D多面锥体CuO缩短电子离子的传输路径,增加比表面积;C层既增加了导电性,又保护了 CuO骨架;超薄的MnO2纳米片增加了与电解质的接触,提高氧化还原反应的速率。当组装成三电极系统时,材料表现出优异的循环稳定性和倍率性能,在0.4 Ag-1时CuO@C@MnO2比容量高达609 F g-1。采用Na2SO4/PVA凝胶电解质,将CuO@C@MnO2组装成固态电容器,在1.67 A g-1时比容量高达146 Fg-1,循环5000圈之后,容量保持100%。
