- 文献综述（或调研报告）：
三维石墨烯/硫化钴复合材料在超级电容器方面的应用研究
摘要：过渡金属硫化物是极具潜力的电极材料，具有高的比容量、导电性及较强的机械稳定性，最近的研究发现，将石墨烯或石墨烯衍生物与过渡金属硫化物混合可以产生具有更好电化学性能的新型复合材料。本文综述了硫化钴与石墨烯或石墨烯衍生物的复合材料的最近进展，介绍了这些复合材料的合成方法、形貌、电化学性能，主要讨论了它们在超级电容器中的应用。将最近文献中出现的材料列表进行对比，对其性能的影响因素进行分析，并写了一些自己的观点。
关键词：硫化钴 石墨烯 超级电容器
Abstract:Transition metal sulfides are highly promising electrode materials with high specific capacity, electrical conductivity and strong mechanical stability. Recent studies have found that mixing graphene or graphene derivatives with transition metal sulfides can produce A new composite material with better electrochemical properties. This review summarizes the recent advances in the composites of nickel sulfide, manganese sulfide and graphene or graphene derivatives. The synthesis methods, morphology and electrochemical properties of these composites are introduced. Their main discussion in supercapacitors is discussed. application. Compare the list of materials appearing in the recent literature, analyze the factors affecting their performance, and write some of their own opinions.
1引言
解决能源危机这一问题的唯一方式就是开发利用可再生能源，研发具有高功率密度、高能量密度、绿色环保并且安全性高的可充电储能装置。目前的化学储能技术主要包括锂电储能技术、燃料电池技术和电容器电池储存技术，从图可以看出超级电容器储能技术的功率密度和能量密度值远远高于其他两种储能技术。
图1不同便携式储能设备的功率密度-能量密度关系图
超级电容作为一种新型储能器件，其性能直接依赖于电极材料的特性。对电容器来说，目前用作超级电容器电极的材料主要有：碳材料、过渡金属硫化物、导电聚合物等。但是它们各有各的缺点。例如石墨烯作为一种典型的双电层电极材料，具有较大的比表面积和优异的循环稳定性，但是与赝电容电极材料相比，它的缺陷在于比容量较低；过渡金属硫化物作为赝电容材料之一，与过渡金属氧化物相比，具有更高的比容量、更高的导电性及更强的机械稳定性，是极具潜力的电极材料，但是在长时间的循环过程中会发生脱落及体积变化等问题，进而会影响材料的循环稳定性；导电聚合物与石墨烯相比，具有更强的储存电荷能力，与过渡金属硫化物相比，具有更高的导电性。
过渡金属硫化物如硫化钴等因其具有独特的纳米结构，较好的电化学活性和较低的电负性等优点，近年来被认为是一种极具发展潜力的超级电容器电极材料。但值得关注的是组装的超级电容器在进行充放电的过程中，微纳米尺寸的材料在快速氧化还原过程中，容易发生相变或者自身体积容易发生膨胀，从而会出现电极材料整体出现粉体化或者结构遭到破坏等现象。因此会降低其材料比容量和循环寿命等电化学性能指标，限制其在实际应用中的发展。可以发现，单一的电极材料已不足以满足实际应用中的要求，因此制备复合电极材料是目前超级电容器电极材料的发展及研究趋势。近年来的一些研究证明石墨烯或石墨烯衍生物的掺杂可以解决这些问题并提高储能装置的电化学性能，这可归因于石墨烯的性质:巨大的比表面积和良好的物理化学稳定性。此外，石墨烯的多孔结构可以有效地促进电解质离子的扩散，石墨烯是制备复合材料用于电极材料的理想材料之一。
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