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摘要
超级电容器是目前解决“能源短缺”与“环境污染”两大问题的重要手段之一，具有功率密度高、循环寿命长、可快速充放电、环境友好等特点。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。金属硅酸盐来源丰富、理论比容量高、结构可调、性质稳定，是发展低成本超级电容器的杰出候选电极材料，但面临着固有导电性较低、易团聚、循环稳定性不足等问题。因此，提出构建硅藻土基硅酸盐复合材料的思路，用于降低电极材料的生产成本、改善传统复合方式的缺陷。同时，提出利用硅藻土的多孔结构改善纳米材料的团聚问题，以提高硅酸盐电极材料的电化学性能，通过进一步负载导电性较好、氧化还原能力优异的Co3O4,构建多层次金属化合物“壳-核”结构，有助于提高界面活性、增加离子扩散通道、控制电极材料使用过程中的体积膨胀，进一步提升电化学性能。实验结果证明，Co3O4@MnSiO3@硅藻土复合材料是一种形貌结构优良、循环稳定性突出、电化学性能良好、使用寿命长及成本低廉且绿色环保的新型电极材料。改善了硅酸盐电极材料导电性不足、循环稳定性较低等缺陷，同时推动电极材料向高性能、低成本、绿色无污染方向发展。相较于现有的硅藻土基电极材料，对硅藻土SiO2的直接使用提高了对其独特形貌结构的开发利用率，改善了传统复合产品在使用过程中性能波动大的缺点，为硅藻土在超级电容器领域的高附加值利用提供了新的改进思路。
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单位中国舰船研究设计中心; 重庆大学
