世界所需的大部分能源来自不可再生的化石燃料。然而，由于化石燃料储量的枯竭和全球变暖，为了满足所有能源需求，必须使用太阳能、风能和潮汐能等清洁能源[1],[2],[3],[4]。由于可再生能源的发电量具有不确定性，储能对于满足不断增长的需求至关重要[5]。同时，储能技术需要高效且经济可行。在这方面，主要的两种技术是可充电电池和超级电容器（SCs）[1],[3],[6],[7]。车辆和重型电子设备经常使用电池，而消费电子产品、小型电动工具和其他设备则使用SCs。此外，SCs还可用于多种用途，如电动汽车和光伏发电等。在混合动力和电动汽车中，SCs可以提供快速加速并在制动过程中回收能量。虽然可充电电池具有较高的能量密度，但其功率密度受到离子插入-脱附过程缓慢的限制[1],[3],[8],[9],[10]。相比之下，超级电容器具有较高的功率密度、更长的使用寿命以及更快的充放电循环速度[11]。SCs通过两种方式储存能量：电极/电解质界面的快速法拉第反应或电荷分离，从而实现更快的功率输出和更长的耐用性[12]。这类SCs主要分为伪电容器和电双层（EDL）电容器[1],[13],[14],[15]。然而，SCs的能量密度较低，这引发了人们的担忧。许多研究集中在开发高性能超级电容器电极材料上以解决这一问题。
除了其他因素外，电极材料对提升SC的电化学性能有显著影响。用于超级电容器的电极材料有很多种类，其中基于锂的SCs因其经济性和较长的循环寿命而受到关注[10],[16],[17]。虽然目前锂离子化学体系（如锂钴氧化物、锂锰氧化物等）在市场上占据主导地位，但磷酸铁锂（LFP）因具有更好的热稳定性和化学稳定性、无毒性、安全性以及环境兼容性而受到关注[18],[19],[20]。与钴基、镍基或锰基锂离子化合物相比，铁基锂离子化合物成本更低、自然界中更丰富且毒性更低。尽管上述锂离子化学体系在电池领域得到广泛应用，但类似材料也可用于锂离子超级电容器，从而结合了电池和超级电容器的优点，这一观点最早由Amatucci等人提出[7],[21]。合成LFP的方法包括溶胶-凝胶法、水热法、喷雾热解法、微波辅助合成法等。其中，水热合成法是最有前景的方法，这是一种低能耗、低成本的方法，可以精确控制颗粒大小和形态[18]。根据合成参数的不同，水热法可以制备出形状可控的高结晶度LFP纳米颗粒。LFP具有橄榄石结构，即正交晶系，氧原子呈六方紧密堆积排列[18],[22],[23]。
尽管LFP具有诸多优点，但也存在一些缺点。由于表面不稳定性和锂离子扩散系数较低，其能量存储性能会受到影响。然而，通过将碳材料、金属氧化物或Fe位点离子掺杂到LFP中可以克服这一障碍[10],[24],[25]。碳材料因其在自然界中的丰富性和多种用途而备受关注[26]。碳的提取成本低廉。碳材料具有较大的表面积、良好的导电性和优异的耐热性，使其成为能量存储的理想选择[27],[28]。多壁碳纳米管（MWCNT）由于多层石墨烯片层的叠加形成圆柱形一维结构，特别适合快速电荷传输。凭借其高表面积和出色的电子迁移率，MWCNT能够提供连续、高导电性的电子传输路径，从而提高电化学稳定性和导电性。
在这项研究中，我们使用LFP/MWCNT复合材料作为活性材料，在三种相同浓度的电解质中制备并评估了单电极系统。通过改变活性材料中MWCNT的质量组成，进行了彻底的电化学分析以确定最佳质量比。为了确定哪种电解质与LFP/MWCNT电极匹配最佳，还使用三种不同的电解质（3M KOH、3M NaOH和3M LiOH）对电极进行了测试。在恒电流充放电过程中，使用最佳电解质和理想的LFP与MWCNT质量比计算了比电容、能量密度和功率密度等参数。研究还探讨了以LFP/MWCNT电极为阴极、MWCNT电极为阳极的混合超级电容器应用。在之前的单电极研究中，KOH电解质是最合适的。因此，所制备的混合超级电容器经过了多种电化学表征和稳定性测试。
