● 摘要
有机系混合电容器通常一个电极采用电容性材料，另一个电极采用锂离子电池电极材料，电解液为有机溶剂电解液。有机系混合电容器兼具较高的能量密度和功率密度，使得电容器应用领域更加广泛。由于混合电容器两极材料的储能机理不同，在充放电过程中正负极要达到很好的匹配才能提高混合电容器的整体性能。因此，目前，混合电容器的研究热点主要集中在研究电极材料和正负极材料的有效匹配上。
本实验采用自组装方法合成氧化石墨烯-MoO2复合材料，再将该材料还原，得到目标产物石墨烯-MoO2复合材料。采用XRD，TEM等测试手段对所合成材料进行了物理结构表征，使用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱等测试方法对材料电化学性能进行了研究分析。此外，还进一步将石墨烯做为正极，所合成材料做为负极组装成混合电容器，对其电化学性能进行了研究讨论。具体实验结论如下：
1.本实验采用自组装方法合成氧化石墨烯-MoO2复合材料，还原后得到目标产物石墨烯-MoO2复合材料。通过改变氧化石墨烯的加入量获得石墨稀和MoO2不同质量比的复合材料。电化学性能测试表明，复合材料的CV曲线出现了明显的氧化还原峰。从恒流充放电曲线看出，石墨烯与MoO2配比对其电化学性能有较大影响，其中，GP-11具有最佳的电化学性能，其比容量在电流密度为0.1 A·g-1时达到1089.7 mAh·g-1，比容量高于纯的MoO2.并且在电流密度由0.1 A·g-1增加至2 A·g-1时，容量仍保持在204 mAh·g-1，说明复合材料适合大电流密度充放电。
2. 以石墨烯为正极，负极采用GP-11组装混合电容器。对混合电容器正负极质量比进行了优化。实验结果表明，正负极质量比为3.6±0.1时混合电容器的能量密度和功率密度比例合适。在探索了影响混合电容器性能因素的基础上，对混合电容器性能进了综合优化。实验结果表明，以正负极质量比例1:1组装混合电容器，在电压范围0.7~4.7 V，电流密度0.5 A·g-1，条件下，电容器的容量能够达到55.2 mAh·g-1，能量密度为53.2 Wh·kg-1，功率密度为532 W·kg-1。相同条件下石墨烯对称电容器的能量密度为14.5 Wh·kg-1，功率密度为72.5 W·kg-1，可以看出，优化后的混合电容器性能远远高于石墨烯对称电容器。