郑玉杰　常帅　张联英　孙鑫　王亚琦　计东　杨宇

摘      要： 以氧化石墨为原料制备了二氧化锰/石墨烯的原位复合物。分别采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电等测试方法研究了复合物的形貌及电容性能。结果表明：纳米二氧化锰均匀地分散在石墨烯片层之间。复合物电极在1 mol·L^-1的硫酸钠电解液中，比电容达246.9 F·g^-1。复合物电极组装的电容器，能量密度2.43 W·h·kg^-1时，功率密度为769 W·kg^-1，循环1 000次后比电容保持率为85%。复合物电极材料的电容性能及循环稳定性良好。

关  键  词：二氧化锰;石墨烯;比电容;超级电容器

中图分类号：TQ 152           文献标识码： A   文章编号： 1671-0460（2020）07-1392-04

Study on Capacitance of the Composite of

Manganese Dioxide and Graphene

ZHENG Yu-jie， CHANG Shuai， ZHANG Lian-ying， SUN Xin， WANG Ya-qi， JI Dong， YANG Yu

（Capital Aerospace Machinery Company， Beijing 10076， China）

Abstract： The composite of manganese dioxide and graphene was synthesized by using graphite oxide as raw material. The sample was characterized by scanning electron microscopy. The performance of electrochemical capacitors was investigated by cyclic voltammetry， and constant current charge/discharge tests. The results showed that the nano manganese dioxide was evenly dispersed between grapheme lamellae. The specific capacitance was as high as 246.9 F·g-1 at a scanning rate of 5 mV·s-1 in 1 mol·L-1 Na2SO4 electrolyte. In addition， the energy density of MnO2-GN composite supercapacitor could reach 2.43 W·h·kg-1 at a power density of 769W·kg-1. And the retention was 85% of its original charging/discharging process after 1 000 cycles. The composite materials show better electrical storage performance and cycle stability.

Key words： Manganese dioxide; Graphene; Specific capacitances; Supercapacitors

超級电容器是一种新型储能器件，与传统电池相比具备使用范围宽、功率密度大、循环性能好、安全无污染等优势，在新能源发电、电动汽车、移动通讯、航空航天等领域具有重要的应用价值。电极材料是影响电容器性能指标的关键性因素。因此，开发性能优异的电极材料，是目前该领域研究的热点及难点。典型的电极材料有：碳材料（石墨烯、碳纳米管等）、金属氧化物（Co₃O₄、MnO₂等）、导电高分子聚合物（聚苯胺、聚吡咯等）、复合材料（碳/金属氧化物、碳/导电聚合物、金属氧化物/导电聚合物等）。研究表明，复合物作为电极材料使用时可以克服单一材料的缺点，充分发挥不同物质之间的相互协同效应，体现出良好的电容性能，成为目前电容器电极材料的重要来源^[1-4] 。

新型碳材料石墨烯仅有单原子厚度、超大的比表面积、导电和导热性能优异，被认为是理想的电容器电极材料。……