本書內(nèi)容涉及超級電容器研究現(xiàn)狀、氧化錳基電容器性能主要影響因素、二氧化錳電極材料的制備與應用等，重點介紹了不同形貌的二氧化錳與碳材料、導電聚合物、金屬氧化物等復合結(jié)構(gòu)電極材料的制備方法和相關(guān)性能。此外，還介紹了新近發(fā)展起來的微型電容器，內(nèi)容涉及當前二氧化錳超級電容器最前沿的發(fā)展狀況。
超級電容器比傳統(tǒng)電容器具有更高的電容和能量密度，比電池具有更高的功率密度，具有廣闊的應用前景。
過渡金屬氧化物是超級電容器常用的電極材料之一，其電化學性能良好，不但有電極／電解液上電荷分離產(chǎn)生的雙電層電容，還有由快速、高度可逆的化學吸附／脫附和氧化／還原反應產(chǎn)生的法拉第電容。其中二氧化錳（Mn02）的儲量豐富、價格低廉，不但電化學性能優(yōu)良，而且對環(huán)境友好，近年來在超級電容器電極材料的研究中備受關(guān)注。
作者所在重慶大學材料科學與工程學院多維度自組裝納米結(jié)構(gòu)課題組，在國內(nèi)二氧化錳專家、陜西師范大學劉宗懷教授等的幫助和關(guān)心下，在超級電容器探索和研究中有所突破，并取得了若干新成果，特編著本書，以總結(jié)多年科研工作及當前世界二氧化錳最新科研成果，以饗讀者。
本書內(nèi)容涉及超級電容器研究現(xiàn)狀、二氧化錳基電容器性能主要影響因素、二氧化錳電極材料的制備與應用等，重點介紹了不同形貌的二氧化錳與碳材料、導電聚合物、金屬氧化物等的復合結(jié)構(gòu)電極材料的制備方法和性能。此外，還介紹了新近發(fā)展起來的微型電容器，內(nèi)容涉及當前二氧化錳超級電容器最前沿的發(fā)展狀況。
本書最大的特點：①內(nèi)容全面，簡明扼要地介紹了二氧化錳自組裝納米結(jié)構(gòu)在超級電容器的應用研究中諸多最新的科研成果，對二氧化錳基超電級電容器研究有重要的參考價值；②關(guān)注超級電容器領(lǐng)域的成果對未來人們生活的深遠影響；③堅信儲能材料科學將對其他學科的縱深發(fā)展提供有利支持。
本書由張育新編寫第1章和第4章，劉曉英編寫第2章和第3章，董帆編寫第5章和第6章，最后由張育新審校定稿。劉曉莉、張燕、陳浩、王小、彭輝華、何怡、姜德彬、李敏、王恬、樂秋建、李凱霖、孫慶、肖玉、單乾元等研究生參與了文字和圖片的整理工作。
謹以本書獻給廣大讀者，期待本書能夠為儲能材料及相關(guān)領(lǐng)域科研工作者及學生們提供一些有益的幫助！由于水平有限，書中難免有疏漏或不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
張育新，1978年6月生，2000年和2003年分別獲得天津大學化工學院學士和碩士學位，2003－2008年新加坡國立大學博士＆博士后，2009年加入重慶大學，2014年評為教授，2016年材料＆化工雙聘博士生導師。2016入選重慶科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。
1 緒言 1
1.1 超級電容器研究現(xiàn)狀 1
1.2 超級電容器原理 5
1.3 超級電容器電極材料分類 6
1.4 氧化物超級電容器 8
1.5 二氧化錳的基本性質(zhì) 8
1.6 二氧化錳晶型 9
1.7 錳資源現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)概述 11
1.8 錳電解產(chǎn)品 14
1.8.1 金屬錳 14
1.8.2 二氧化錳 16
1.8.3 高錳酸鉀 20
2 氧化錳基超級電容器的主要影響因素分析 22
2.1 晶型 22
2.2 形貌結(jié)構(gòu) 25
2.3 導電性 26
2.4 負載量 27
2.5 電解質(zhì) 27
2.5.1 電極界面電極-電解質(zhì)模型 28
2.5.2 水系電解質(zhì) 30
2.5.3 有機電解質(zhì) 31
2.5.4 離子液體電解質(zhì) 32
2.5.5 固態(tài)聚合物電解質(zhì) 38
2.5.6 氧化還原電解質(zhì) 38
2.5.7 自放電 39
2.5.8 產(chǎn)業(yè)化 40
參考文獻 40
3 二氧化錳納米結(jié)構(gòu)電極材料的制備及應用 41
3.1 硬模板法 41
3.2 軟模板法 60
3.3 無模板法 69
3.3.1 水熱/溶劑熱法 69
3.3.2 溶膠-凝膠法 84
3.3.3 微波法 90
3.3.4 電沉積法 102
3.3.5 電紡絲法 107
參考文獻 114
4 二氧化錳復合電極材料的制備及應用 120
4.1 二氧化錳-碳復合電極材料 120
4.1.1 二氧化錳-碳納米管 120
4.1.2 二氧化錳-石墨烯 127
4.1.3 二氧化錳-多孔碳 132
4.1.4 介孔碳-MnO2復合納米材料的結(jié)構(gòu)表征 138
4.1.5 二氧化錳-碳纖維 145
4.1.6 二氧化錳-碳球 164
4.1.7 二氧化錳-碳氣凝膠 171
4.2 二氧化錳-導電聚合物 179
4.2.1 二氧化錳-PANI 179
4.2.2 二氧化錳-PEDOT 186
4.2.3 二氧化錳-PPy 192
4.3 二氧化錳-導電金屬 198
4.3.1 二氧化錳-貴重金屬（Au，Ag） 199
4.3.2 二氧化錳-過渡金屬 205
4.3.3 二氧化錳-泡沫鎳 212
4.4 二氧化錳-金屬氧化物/氫氧化物 220
4.4.1 MnO2-Co3O4 220
4.4.2 MnO2-NiO/Ni(OH)2 225
4.4.3 NiOaMnO2核殼結(jié)構(gòu)復合材料的制備、表征及電化學特性 226
4.4.4 MnO2-TiO2 234
4.4.5 MnO2-ZnO 242
4.4.6 刻蝕CuOaMnO2核殼結(jié)構(gòu)制備MnO2納米管及其電化學性能研究 248
4.5 二氧化錳-其他過渡族氧化物 266
4.5.1 MnO2-SnO2 267
4.5.2 MnO2-CuO 276
4.5.3 (BiO)2CO3aMnO2復合材料的制備及電化學性能研究 286
4.5.4 Bi2O3aMnO2復合材料的制備及電化學性能研究 294
4.6 二氧化錳-雙金屬氧化物/氫氧化物 302
4.6.1 MnO2-CuCo2O4 303
4.6.2 MnO2-Co2AlO4 311
4.6.3 MnO2-NiCo2O4 320
4.6.4 MnO2-ZnAl-LDO 330
4.6.5 MnO2aCoAl-LDH 335
參考文獻 343
5 二氧化錳微型電容器 361
5.1 石墨烯/二氧化錳微型超級電容器 362
5.2 鎳/二氧化錳微型超級電容器 364
5.2.1 鎳/二氧化錳電極制備 364
5.2.2 結(jié)果與討論 365
5.3 二氧化錳/導電聚合物/碳納米管微型超級電容器 366
參考文獻 369
6 總結(jié)及展望 370
索引 373
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