α-Fe2O3/石墨烯水凝膠復合材料的自組裝制備及電化學性能

張衛國，范松華，王宏智，姚素薇

(天津大學化工學院杉山表面技術研究室，天津300350)

隨著化石能源的消耗和環境污染的日益嚴重，開發更有效、清潔、可再生的能源和能源管理已經成為全球性能源戰略.與此同時，便攜式電子設備、電動汽車等現代電子工業的快速發展又推動了高能量密度和大功率密度儲能器件的研發［1～3］.超級電容器由于具有功率密度高、長期循環穩定性好和維護成本較低等特點而成為當前儲能技術研發的熱點.然而實際應用中的商用超級電容器大都以雙電層電容器(EDLC)為主，能量密度(E)不高，使其發展受到了嚴重的制約［4］.根據能量密度公式E=1/2CU2可知，超級電容器能量密度的提升可以通過提高比電容(C)或是擴大電壓窗口(U)來實現.使用有機電解質可使操作電壓擴大到3 V 以上，是一種比較有效的方法，但是有機電解質成本高，導電率差，危害性大；而水系非對稱超級電容器(ASCs)則展現出低成本、高功率密度及電化學安全性等優良特性.

近年來，人們對非對稱水性贗電容材料進行了大量研究［5～9］.超級電容器負極以碳基材料為主，其比電容只有100～250 F/g，遠低于正極材料的600～2500 F/g［10］，因此研發高比電容的負極材料與正極材料相匹配十分重要.

在眾多超級電容器負極材料當中，金屬氧化物以高贗電容而被廣泛關注，然而絕大部分金屬氧化物電位窗口都低于1 V［10］，很大程度上限制了超級電容器的能量密度和功率密度.α-Fe2O3是一種穩定性好、無毒、廉價的……