文献综述：
含钴金属氧化物/碳材料复合物的制备及电化学性能研究
摘要 作为一种新型储能装置，超级电容器因其高能量密度、长循环寿命、快速充放电等特点，受到了广泛关注。常见的超级电容器电极材料包括碳材料、金属氧化物和导电聚合物，三者各有优缺点。含钴金属氧化物/碳材料复合物，利用含钴金属氧化物和碳材料两组分间的协同作用，可大大提升材料的电化学性能。本文首先简单介绍了碳材料和含钴金属氧化物单一材料电极的制备及电容特性，接着，重点从制备方法、形貌结构、电化学性能等方面，综述了含钴金属氧化物/碳材料复合物作为超级电容器电极材料的研究进展，并对其发展方向进行了展望。
关键词 超级电容器 含钴金属氧化物 碳材料 复合物 电化学性能
Preparation and electrochemical performance of cobalt based metal oxides/carbon materials composites
Abstract As a kind of emerging energy storage devices, supercapacitors have attracted huge attention due to their high energy density, long cycle life and fast charging-discharging rate. Carbon materials, metal oxides and conductive polymers , with their respective merits and drawbacks, are three commonly utilized electrode materials for supercapacitors. Cobalt based metal oxides/carbon materials composites make advantages of the synergistic effects between cobalt based metal oxides and carbon materials, resulting to the superior electrochemical performance. In this paper, we first briefly introduce the preparation methods and capacitive properties of carbon materials and cobalt based metal oxides. Then, we attach great importance to reviewing the research progress of cobalt based metal oxides/carbon materials composites as electrode materials for supercapacitors, in term of preparation methods, morphology and structure, as well as electrochemical performance. At last, we make an outlook on the developing trend for cobalt based metal oxides/carbon materials composites.
Keywords supercapacitor; cobalt-based oxides; carbon materials; composites; electrochemical performance
1 引言
随着石油资源的逐渐枯竭和环境污染的日渐严重，开发更高效、清洁和可持续的能源，以及经济安全的能量转换与存储技术变得越来越迫切[1-4]。近年来，超级电容器以其优异的特性，如功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等，引起了人们的广泛关注[5,6]。基于储能机理，超级电容器一般分为双电层电容器（EDLCs）和法拉第准电容器[7]。
电极材料是影响超级电容器性能的重要因素，目前，常用的三种电极材料包括碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物。碳材料原料丰富、成本低廉、导电性好，但比电容量及能量密度较低[8]。常用的碳材料有活性炭[9]、石墨烯[10]、碳纳米管[11]、碳气凝胶[12]等。过渡金属氧化物比电容较高，但导电性较差、成本较高、工作时体积变化大导致结构坍塌[13]。目前，氧化钌（RuO2）是研究最成功的金属氧化物电极材料，它具有很高的比电容和能量密度[14,15]。但由于钌价贵且量少，限制了它的商业化发展，因而，其他贱金属氧化物如MnO2[16]、Co3O4[17]等，受到广泛研究。导电聚合物比电容较高，但易脱落、循环稳定性较差[18]。代表性的聚合物有聚吡咯[19]、聚噻吩[20]等。研究表明，将两种电极材料复合，不仅可以弥补单一材料的缺陷，还可以实现材料性能的优势互补，获得兼具高比容量、优异循环性能与倍率性能的超级电容器复合电极材料[21-24]。
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