超级电容器研究进展

XXX

摘要：超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。

关键词：超级电容器电极材料电解质

Research Progress of Super Capacitor

Abstract：Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced.

Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes

1 引言

超级电容器是最近几十年来，国内外发展起来的一种新型储能装置，又被称为电化学电容器。超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率，又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。与普通静电电容器相比较，超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护，有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。超级电容器从出现到成熟，经历漫长的发展过程。当今世界，越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头，其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。与这些超级电容强国相比，我国超级电容器研发工作起步晚，发展快，如今已初具规模，并渐趋成熟，但仍存在一定差距。

2 超级电容器工作原理

当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和

法拉第准（假）电容理论。

2.1 双电层电容理论

1853年德国物理学家Helmhotz首先提出了双电层电容这一概念[6]。Helmhotz 模型指出在通电后溶液中的离子会受到电极表面的静电荷的吸附，在电极与溶液界面的溶液一侧形成一个数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。由于界面上存在位垒，两层电荷不能越过边界彼此中和，从而形成了双电层电容[5]。这种储能原理允许大电流充放电，从而可以实现超级电容器的快速充电以及大功率放电。双电层电容器的储能过程是可逆的，它并没有发生电化学反应，而是通过电解质溶液进行电化学极化来实现的[7]。这种工作原理的超级电容器其容量大小跟电极材料的比表面积的大小成正比。

图1：双电层电容器原理图[5]

2.2 法拉第准（假）电容

法拉第准（假）电容器是在双电层电容器之后发展的一种新型超级电容器，又称为赝电容器。法拉第准电容电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空

间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的电化学吸附/脱附或氧化/还原反应，进行能量存储的电容器[8]。在准电容电容器中一共有三种法拉第反应过程：

(1)可逆吸附，在铂金或黄金电极表面吸附氢离子；

(2)过渡金属氧化物的氧化还原反应(如RuO2)；

(3)电极上导电聚合物可逆的电化学掺杂-脱掺杂过程[9]。

但是这种类型的超级电容器的放电和再充电行为更接近于电容器而不是原电池。具体表现为：

（1）电压与电极上施加或释放的电荷几乎成线性关系;

（2）设该系统电压随时间呈线性变化dV/dt=K,则产生的电流为恒定或几乎恒定的容性充电电流I=CdV/dt=CK[8]。

法拉第准电容可获得比双电层电容更高的的电容量和能量密度，在相同电极面积的情况下，准电容几乎可以达到双电层电容量的100倍。目前对这种现象较为认可的解释是准电容不仅是像双电层一样发生在电极表面，而且可以深入达到整个电极的内部，从而获得高电容量和能量密度。

2.3 混合型超级电容器

从超级电容器的内部结构考虑，由于它的内部没有电介质,此时工作电压仅取决于电解质的击穿电压，超级电容器的工作电压通常在3V以下。而在电子技术有着广泛应用的电解电容器具有较高的工作电压，混合型超级电容器结合电解电容器的阳极和电化学电容器的阴极，使它同时具有高耐压、超大能量、高储能密度等优点[10]。

混合型超级电容器的两个电极分别采用不同的储能机理,其中一个电极选用准电容类或二次电池类电极材料,另一电极选用双电层电容类碳材料。因此混合型电容器可同时具有法拉第准电容器或二次电池的高能量密度和双电层电容器的高功率密度[11]。

混合型超级电容器性能优异，有较大的应用潜力，现已成为电容器的研究热点。

3 电极材料

电极材料是决定超级电容器性能的两大关键因素（电极材料与电解质）之一[12]。超级电容器电极材料主要可以分为四大类，下面分别做一简述与讨论。

3.1 炭材料

双电层电容的概念刚提出，具有高比表面积的炭材料就吸引了人们的目光。炭材料是所有超级电容器电极材料中研究最早和技术最成熟的的一类，并已经实现了商业化。炭材料的研发过程中陆续出现了活性炭（AC），活性炭纤维（ACF）、炭气凝胶（CAG s）、碳纳米管（CNG s）等。它们都有着比表面积大的特点，从而达到大比电容的目的。这个系列的发展发现主要是可控微孔孔径（2nm及以上的空间才能形成双电层），提高有效比表面积。

3.1.1 活性炭材料

活性炭的生产工艺简单，成本低廉，是目前市场比重较大的一种超级电容器电极材料。活性炭材料具有较大比表面积是它可以作为超级电容器电极材料的主要原因之一。目前国内外均已能够制备出高达3000m2/g 比表面积的活性炭材料[13]。但多数比表面积超过3000m2/ g的活性炭并不是理想电极材料, 因为活性炭中小于2nm的微孔不能形成双电层, 此类超高比表面炭材料的实际利用率仅为10%左右[14]。据文献报道，Lota G等[15]在850℃下利用氢氧化钾对活性炭进行活化，活性炭的比表面积、比电容和能量密度都有显著提高。

3.1.2 活性碳纤维材料

活性碳纤维是一种纤维状炭材料，它是一种高效活性吸附材料和环境友好型材料，其性能比活性炭更好。活性炭纤维具有比表面积高、孔道通畅、孔径分布窄、导电性好和比电容高的特点。。NaKagawa H[16]等采用热压法研制了高密度活性炭纤维,并以之作为超级电容器电极，发现其性能比相同尺寸的单元电容器电容明显提高。Toshiyuki Momma等[17]将活性碳纤维经电化学氧化后制成超级电容器，发现其电容性能显著提高，但也带了内电阻升高的问题。

3.13 炭气凝胶材料

炭气凝胶是唯一具有导电性的气凝胶，它具有质轻、比表面积大、中孔发达、导电性好、电化学性能稳定等特点。由于活性炭材料微孔孔径不能得到有效控制，造成了比表面积的利用率低。炭气凝胶的出现，恰好克服了这一缺点。自从R.W.Pekala等人研发出炭气凝胶,人们对这一领域的关注就从来没放松过。S.W.Hwang等[18]利用间苯二酚甲醛有机气溶胶热分解制取炭气凝胶，比电容较为理想。Meng等[19]利用溶胶/凝胶合成的炭气凝胶制成的电极的比容量达到121F/g。但这种电极材料的制备工艺繁复，耗时长，价格昂贵，商品化还有一定距离。

3.1.4 碳纳米管材料

碳纳米管具有单层或多层石墨卷成的无缝管状壳层结构[14]。由于其具有比表面积大、密度小、导电线好、微孔集中可控和化学稳定性好等优点，作为超级电容器电极材料非常有前景。碳纳米管结构特殊，不仅能够形成双电层电容，而且还可以利用法拉第准电容储能。刘辰光等[20]用对有机物催化裂解法制得的碳纳米管管径为20~40nm。在6MPa压力下于泡沫镍上压制成22mm的圆片状电极，测得电极的比电容为60F/g。尽管碳纳米管优点很多，但它用作超级电容器电极材料时可逆比电容不高、充放电效率低、自放电现象严重和易团聚，加之成本较高，不能很好地满足实际需要。

3.2 过渡金属氧化物

过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究是由Conway在1975年首次研究法拉第假电容储能原理开始的[12]。在后来的发展中，先后出现了RuO2、RuO2·xH2O、MnO2、NiO、CoO2等一些氧化物电极材料。其中性能最好的是金属钌的氧化物。RuO2电导率大, 容量大, 在强酸环境下稳定性好,可逆性高[21]。但钌是贵金属，成本高，难以商品化。为了解决这些问题，需要制备高比表面积的RuO2物质或寻找其他RuO2的廉价替代品。J.P.Zheng等[22]制得无定形RuO2·nH2O 电极, 所得比电容高达768F/g。其他研究较多的贱金属氧化物有MnO2、NiO、CoO2等。唐致远等[23]在MnO2中掺杂Fe3+, 制备的超级电容器电极材料具有良好的电化学性能,比电容为114~ 318F/g。

3.3 导电聚合物

导电聚合物是一类重要的准电容超级电容器电极材料。其贮能机理是: 通过电极上聚合物中发生快速可逆的n型、p型元素掺杂和去掺杂氧化还原反应,使聚合物达到很高的贮存电荷密度, 从而产生很高的法拉第准电容[21]。它作为电极材料具有可快速高效放电、可在高压下工作、不需充放电控制电路、使用寿命长、温度宽、不污染环境等优点。目前, 导电聚合物超级电容器的主要研究方向是寻找具有优良掺杂性能的导电聚合物, 提高聚合物电极的放电性能、循环寿命和热稳定性等方面的性能。Katsuhiko Naoi [24]将电化学合成的聚( 1, 5-二氨基蒽醌) ( PDAAQ) 作超级电容器的电极对称使用，实现25~ 46Wh/ kg的能量密度和1012~ 3015kW/kg的功率密度。

4 电解质[25]

跟电极材料一样，超级电容器电解质对超级电容器的功率密度、能量密度、使用寿命有重要影响。但相对于电极材料，人们对超级电容器电解质的关注却相对较少。超级电容器对电解质的性能要求主要有以下几方面：①电导率要高，以尽可能减小超级电容器内阻，特别是大电流放电时更是如此；②电解质的电化学稳定性和化学稳定性要高；③使用温度范围要宽，以满足超级电容器的工作环境；

④电解质中离子尺寸要与电极材料孔径匹配（针对电化学双层电容器）；⑤电解质要环境友好[26]。

4.1 水系电解质

水溶液体系电解质是应用最早的超级电容器电解质。水系电解质最突出的优点就是电导率高，电容器内阻低。但水系电解质也有其固有的缺点，如容易挥发、电化学窗口窄等。水系电解质主要针对酸性、碱性、中性水溶液电解质方向研究。酸性水溶液中用得最多是H2SO4水溶液。H2SO4水溶液的离子浓度高、电导率高、内阻低。但H2SO4的腐蚀性大，工作电压低，这些问题都给其应用带来了局限性。殷金玲、Perreta 等人[27、28]研究了用HBF4、HNO3、HCl、H3PO4、CH3SO3H等作为超级电容器电解液，但效果都不理想。碱性水溶液中用得最多的是KOH水溶液。碱性电解质最大的缺点就是易泄漏,导致封装困难。除了KOH水溶液以外，

Stepniak 等[29]研究了以LiOH 水溶液作电解液的电容器的性能，发现相对于KOH 水溶液电解液，使用LiOH 水溶液作为电容器电解液，电容器的比电容、能量密度和功率密度有一定的提高，但并不明显。中性电解质的最大优点就是腐蚀性低。锂、钠、钾盐的水溶液是目前主要的中性电解质。水系电解质的分解电压低(水的理论分解电压为1.23V)[25]，但据最近报道，Fic等[30]以比表面积1400 m2/g 的活性炭为电极材料，以1mol/L 的Li2SO4水溶液为电解液，工作电压几乎可以达到2.2 V。

4.2 有机电解质

目前已实现商业化的是有机电解质，溶剂主要为乙腈( AN)、碳酸丙烯酯(PC)、N,N-二甲基甲酰铵(DMF)、四氢呋喃(THF )、环丁砜(SL)、γ-丁内酯(GBL) 等非质子性溶剂[25]。其主要特点是低挥发、电化学稳定性好、介电常数大[31，32]。支持电解质中阳离子主要包括季铵盐系列、锂盐系列，此外季磷盐也有报道，而

阴离子主要是 PF

6－、BF

－、ClO

－等[26]。电极材料和电解质的匹配性能决定了其

超级电容器的性能。目前而言，研发高电压和高温型超级电容器是市场的迫切需要。有机电解质超级电容器工作温度范围宽、稳定性好、价格适中，数年之内仍将是超级电容器主流产品。

4.3 离子液体电解质

离子液体是指在室温下呈液态，仅由离子组成的物质。离子液体是一种绿色环保的电解液。它具有高电导率、高离子迁移率、较宽的电化学窗口、宽液程、低挥发、低毒性等优点。这使得离子液体超级电容器具有稳定、耐用、无腐蚀、工作电压高等特点[33]，但黏度过高使得这一性能优异的电解质白玉微瑕。此外，离子液体跟水系电解质比起来，比电容还是低了不少。不少学者都在积极研究以图解决这一问题。Shim等[34]对碳纳米管（CNT）和电解液[EMIm]BF

组成的超级电容器模型进行了模拟，发现微孔尺寸的大小会极大地影响离子液体离子在微孔中的分布，碳纳米管的微孔尺寸大小为（7，7），碳纳米管的比电容达到最大。目前离子液体已在超级电容器领域有了很大发展，并且实现了部分商品化。4.4 固体和凝胶电解质

固体和凝胶电解质解决了液体电解质易泄漏的问题，具有更高的可靠性。其高能量密度也使得超级电容器向微型化发展成为可能。但室温下大多数固体电解质的电导率较低，兼容性差，内阻大，充电时易结晶。这些问题限制了固体电解质的应用。近几年很多科学家致力于解决这一方面的研究。在固态电解质体系中，水凝胶全固态电解质中含有一定量的水，电导率相对较高。Choudhury 等[35]研究发现在各种碱性聚合物水凝胶电解质超级电容器中，以交联PAAK-KOH-H

O为电解质（PAAK 指聚丙烯酸钾）和以活性炭纤维布为电极材料展现了较高的比电容

150 F/g，而对于以MnO

2·nH

O 为电极材料，配合使用PAAK-KCl-H

O的赝电容器

得到更高的比电容 168F/g。Stepniak 等[36]研究了PAAM（聚丙烯酰胺）-H

2SO

-H

酸性水凝胶聚合物体系，比电容达到132 F/g（电极材料为 2000 m2/g 活性炭），但工作电压比较低只有 1.2 V。

5 结语

超级电容器作为一种新型储能装置，在全世界范围内引发了研究热潮。其绿色环保更是符合当今社会发展潮流，倍受追捧。超级电容器功率密度高、充电快、温度范围宽等特点，使得其在从电子元件到电动汽车都有着非常广阔的应用前景，且在发展的过程中已实现了部分商业化。功率密度、能量密度、安全环保等是衡量超级电容器的主要指标。电极材料、电解质性质对超级电容器的性能起着至关重要的作用。未来要提高超级电容器的性能，必定要在这俩方面下大力气研究。

6 参考文献

[1] 杨盛毅,文方.超级电容器综述[J].现代机械, 2009,04(4):82-84.

[2] 金英华.超级电容器的性能研究与状态分析[D].大连理工大学, 2013.

[3] 王冠.超级电容器电极材料的制备及其性能研究[D].清华大学, 2011.

[4] Q.Jiang,M.Z.Qu,G.M.Zhou.A study of activated carbon nanotubes as

electrochemical super capacitors electrode materials [J]. Materials

Letters,2002(57):988-991.

[5] 张娜,张宝宏.电化学超级电容器的研究进展[J]. 应用科技, 2003, 30(9):54-56.

[6] Sharma P, Bhatti T. A review on electrochemical double-layer capacitors[J].

Energy Conversion and Management, 2010(51):2901-2912.

[7] 刘海晶,夏永姚.混合型超级电容器的研究进展[J].化学进

展,2011,23(2/3):595-604.

[8] 张治安.基于氧化锰和炭材料的超级电容器研究[D].电子科技大学,2005.

[9] 杨婉璐.石墨烯/赝电容材料复合物的制备与电化学性能研究[D].哈尔滨工程大学,

2012.

[10] 张莉.混合型超级电容器的相关理论和实验研究[D].大连理工大学, 2006.

[11] 曲群婷.高性能混合型超级电容器的研究[D].复旦大学, 2010.

[12] 江奇,瞿美臻,张伯兰,等.电化学超级电容器电极材料的研究进展[J].无机化学学报,

2002(4):649-655.

[13] ChaoYJ,YuanXX,MaZF.Application progress on composite materials for

electrochemical capacitors,Rare Metal Materials & Engineering. 2007, 36(6):1110-1114

[14] 肖超,唐斌,吴孟强等.超级电容器电极材料的研究进展[J].绝缘材料, 2007,

40(1):44-47.

[15] Lota G,T.A.Centeno,E.Frackowiak,F.Stoeckli. Improvement of the

structural and chemical properties of a commercial activated carbon for its application in electrochemical capacitors[J].Electrochim

Acta,2008,53:2210-2216.

[16] Nakagawa H, Shudo A, Miura k.High Capacity Electric Double Layer

Capacitor with High Density Activaed Carbon Fiber Electrodes[J].

Electroche Mical Society,2000,147( 1):38

[17] Toshiyuki Momma,Liu Xingjiang,Osaka Tetsuya,etal. Electrochemical

modification of active carbon fiber electrode and its application to

double-layer capacitor[J].Journal of Power Sources,1996,60:249-253.

[18] Sung-Woo Hwang,Sang-Hoon Hyun.Capacitancce control of carbon

aerogel[J].Journal of NonCrystalline Solids,2004,347:238-245.

[19] Meng QingHan, et al. Study on Carbon Aerogel Electrodes for

Supercapacitor[J]. Journal of FunctionalMaterials, 2004, 4: 457-459 [20] 刘辰光,刘敏,王茂章等.电化学电容器中炭电极的研究及开发Ⅱ.炭电极[J]新型炭材

料,2002,17(2):64-72.

[21] 汪形艳,王先友,黄伟国.超级电容器电极材料研究[J]. 电池, 2004(3):192-193.

[22]Zheng J.P., Jow R.J.,A new charge storage mechanism for

electroche-mical capacitors [J].J ElectrochemSoc, 1995, 142(1): L6-L7 [23] 唐致远,耿新,王占良,掺Fe3+MnO2超级电容器电极材料的制备[J].应用化学,

2002, 19(10): 936-9401

[24] Naoi Katsuhiko, Suematsu Shunzo, Manago Ari. Electro_chemistryof Poly

(1, 5-diam inoanth raquinone) and its Ap_plication in Electrochemical

Capacitor Materials[J]. Elec_trochem Soc, 2000, 147(2): 420- 426. [25] 刘潇娟,杨光,廖红英,等.超级电容器电解质的研究进展[J].化学试剂,

2013(6):510-514.

[26] 李作鹏,赵建国,温雅琼,等.超级电容器电解质研究进展[J].化工进展,

2012(8):1631-1640.

[27] 殷金玲.水系电解液超级电容器的研究与应用[D].哈尔滨工程大学,2005.

[28] Perreta P,Khania Z,Brousse T,et al. Carbon/PbO2 asymmetric

electrochemical capacitor based on methanesulfonic acid electrolyte[J].

Electrochim. Acta,2011,56：8122-8128.

[29] Stepniak I,Ciszewski A. New design of electric double layer capacitors

with aqueous LiOH electrolyte as alternative to capacitor with KOH

solution[J]. J. Power Sources，2010,195:2564-2569.

[30] Fic K,Lota G,Meller M,et al. Novel insight into neutral medium as

electrolyte for high-voltage supercapacitors[J]. Energy Environ.

Sci. ,2012,5:5842-5850.

[31] 鞠群.有机电解液超级电容器的性能研究[D].哈尔滨工程大学,2005.

[32] 张宝宏,石庆沫,黄柏辉.碳基有机电解液超级电容器性能研究[J].哈尔滨工程大学学

报,2007,28（4）:474-479.

[33] 邓友全.离子液体——性质、制备与应用[M].北京:中国石化出版社,2006:1-8.

[34] Shim Y,Kim H J. Nanoporous carbon supercapacitors in an ionic liquid:A

computer simulation study[J]. ACS Nano,2010,4:2345–2355.

[35] Choudhury N A,Sampath S,Shukla A K. Hydrogel- polymer electrolytes

for electrochemical capacitors:An overview[J]. Energy Environ.

Sci.,2009,2：55-67.

[36] Stepniak I,Ciszewski A. Electrochemical characteristics of a new electric

double layer capacitor with acidic polymer hydrogelelectrolyte[J].

Electrochim. Acta,2011,56：2477-2482.

超级电容器行业研究报告：海迪研究(15)

2010年8月17日

超级电容器行业研究简报一、超级电容器简介随着新能源领域的技术进步和行业发展，储能技术越来越受到各方重视，成为解决未来新能源产业发展的关键性环节，产业应用前景和市场规模十分巨大。当前，储能技术大致分为物理储能和电化学储能两条路线。而超级电容器则是物理储能中最具商用前景的一种技术装置，是对其他电化学储能技术的良好补充。从行业需求角度看，电动/混合动力汽车、太阳能、风能等新能源应用都需求高能量密度储能元件，同时也要求免维护、长寿命、兼备能量密度和功率密度、应用范围宽。锂离子电池、镍氢电池、超级电容是目前全球主要发展的先进储能技术。当前，可充电储能元件行业的发展速度已经远高于全球GDP增长速度。超级电容作为电池的补充，其发展速度将快于电池技术。

1.1超级电容器的概念和特性超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置, 主要是双电层超级电容器（还有赝电容型超级电容器）。它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。与传统电容器相比：它具有较大的容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比：它又具有较高的比功率，且对环境无污染，因此可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置。 1.2 超级电容器工作原理超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，

负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。二、超级电容器的行业分析超级电容器产品获得投资关注虽然不久，但由于它具有特殊的优点，已在许多领域中获得了应用，其前景可以认为是非常广阔。2010年上海世博会中稳定运营的36辆超级电容客车更是吸引了众多观光者的眼球。超级电容车一旦展开普及，市场会大的超出想象。基于中国消费电子近年来的惊人增长表现，预计今后几年内，我国纽扣型超级电容器有望保持30%以上的平均增长率，卷绕型和大型超级电容器则有可能保持50%以上的平均增长率。到2013年，我国超级电容器的整体产业规模有望达到79亿元。依照美国国家能源局的数据预测，超级电容器在全球市场的容量

超级电容器综述

题目超级电容器技术综述学号班级_____________ 学生 _______________ 扌旨导教师_______ 杨莺_________________ ______ 2014 _______ 年

超级电容器技术综述摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白, 能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命, 同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract ：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application 。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually ，The super capacitor emerges with the tide of the times 。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words ：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend . 引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。目前，用于超级电容器的电极材料主要是炭材料，由于一些炭材料比如氧化锰低价高能，所以受到很多科学家的青睐。超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。就目前的国际形势来看，超级电容器有着很大的应用前景。 1 超级电容器概述 1.1超级电容器的定义及特点

超级电容器电极材料的研究进展

2011年第3期新疆化工 11 超级电容器电极材料的研究进展摆玉龙（新疆化工设计研究院，乌鲁木齐830006）摘要：超级电容器既具有超大容量，又具有很高的功率密度，因此它在后备电源、替代电源、大功率输出等方面都有极为广泛的应用前景。超级电容器的性能主要取决于电极材料，近年来各国学者对于超级电容器的电极材料进行了大量的研究。关键词：超级电容器；电极材料 1 前言超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器(也称为赝电容电容器)以及二者兼有的混合电容器。双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部。根据这两种原理，目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类[1]：碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。 2 碳材料类电极材料在所有的电化学超级电容器电极材料中，研究最早和技术最成熟的是碳材料。其研究是从1957年Beck发表的相关专利开始的。碳电极的研究主要集中在制备具有大的比表面积和较小内阻的多孔电极材料上，可用做超级电容器电极的碳材料主要有:活性炭、纳米碳纤维、玻璃碳、碳气凝胶、纳米碳管等。活性炭(AC)是超级电容器最早采用的碳电极材料[2]。它是碳为主，与氢、氧、氮等相结合，具有良好的吸附作用。其特点是它的比表面积特别大，比容量比铂黑和钯黑高五倍以上[3]。J.Gamby[4]等对几种不同比表面积的活性炭超级电容器进行测试，其中比表面积最大为2315m2·g的样品得到的比容量最高，达到125F/g，同时发现比表面积和孔结构对活性炭电极的比容量和内阻有很大影响。活性炭纤维(ACF)是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF的制备一般是将有机前驱体纤维在低温(200℃~400) ℃下进行稳定化处理，随后进行炭化、活化(700℃~1000) ℃。日本松下电器公司早期使用活性炭粉为原料制备双电层电容器的电极，后来发展的型号则是用导电性优良、平均细孔孔径2~5nm、细孔容积0.7~1.5m3/g、比表面积达1500~3000m2/g的酚醛活性炭纤维[5]，活性炭纤维的优点是质量比容量高，导电性好，但表观密度低。H. Nakagawa采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维(HD-ACF)[6]，其密度为0.2~0.8g/m3，且不用任何粘接剂。这种材料的电子导电性远高于活性炭粉末电极，且电容值随活性炭纤维密度的提高而增大，是一种很有前途的电极材料。用这种HD-ACF 制作超级电容器电极[7]，结果表明，对于尺寸相同的单元电容器，采用HD-ACF为电极的电容器的电容明显提高。炭气凝胶是一种新型轻质纳米级多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高达80%~98%，典型孔隙尺寸<50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，比表面积高达60~1000m2/g，密度为0.05~0.80g/m3，是一种具有许多优异性能(如导电性、光导性和机械性能等)和广阔的应用前景的新型材料[8]。孟庆函，

超级电容行业分析报告

超级电容行业分析报告一、超级电容器行业分析超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型，三者在容量上大致归类为5F以下、5F~200F、200F以上，它们由于其特点的不同，运用领域也有所差异。钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中。而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件。另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。年份纽扣型卷绕型和大型总规模同比增长2007 10.2 34.8 45 45% 2008 15.3 52.2 67.5 50% 年份纽扣型卷绕型和大型总规模同比增长 2005 0.4 3.5 3.9 57.2% 2006 0.9 4.8 5.7 46.2% 2007 1.4 7.2 8.6 50% 2008 2.1 11.2 13.3 55% 表1、表2是对三种超级电容器产业规模进行调查而得到的数据整理而成的，分别反映了世界和中国超级电容器产业的情况。从这两个表中我们不难发现三个问题： 1、超级电容器产业的发展非常迅速，无论是钮扣型还是卷绕型或是大型超级电容器，其产业规模都在高速扩展。 2、中国在钮扣型超级电容方面的竞争力不明显，在中国钮扣型市场中，海外产品几乎占据了90%以上的份额，竞争非常激烈。数据表明，近几年国内厂家的市场份额也在逐步扩大。 3、卷绕型和大型方面，中国的技术水平与国际接近，市场份额也比较理想。近几年，中国厂商的销售收人也在呈几何倍数增长。据调查，国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。二、超级电容器技术研究现状超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电

超级电容器研究综述

一、超级电容器的发展与进步（一）概述在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。（二）超级电容器的原理超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。一方面，与传统电容器相比，超级电容器的电极材料往往选用高比表面积材料，如活性碳，通过静电作用在固/液界面形成对峙的双电层存储电荷，因此超级电容器拥有比传统电容器高的能量密度，静电容量能够达到千法拉至万法拉级；另一方面，与电池能量存储机理类似，超级电容器可以通过法拉第氧化还原反应完成电荷存储和释放，由于主要依靠电极表面或近表面的活性材料存储电荷，超级电容器与电池相比，能量密度较低，但是具有高的功率密度和循环稳定性。 1 传统电容器传统的平行板电容器是所有静电电容器储能的基础，传统电容器电能的储存来源于电荷在两极板上聚集而产生电场。平行板电容器的静电电容的计算公式为： r是两极板材料的相对介电常数，0是真空介电常数，A是电极板的正对面积，d 是两极板的距离。 2 双电层超级电容器双电层电容器是通过静电电荷分离，依靠固/液界面的双电层效应完成能量的存储和转化。电解液离子分布可为两个区域——紧密层和扩散层。其双电层电容可视为由紧密层电容和扩散层电容串联而成。双电层电容器正是基于上述理论发展起来的。充电时，电子经外电

2019超级电容器行业分析报告及技术研究现状

2012超级电容器行业分析报告及技术研究现状一、电容器、超级电容器行业分析超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型三者在容量上大致归类为5F以下、5F~200F、200F以上它们由于其特点的不同运用领域也有所差异。钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中。而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件。另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。表1、表2是对三种超级电容器产业规模进行调查而得到的数据整理而成的，分别反映了世界和中国超级电容器产业的情况。从这两个表中我们不难发现三个问题： 1、超级电容器产业的发展非常迅速，无论是钮扣型还是卷绕型或是大型超级电容器，其产业规模都在高速扩展。 2、中国在钮扣型超级电容方面的竞争力不明显，在中国钮扣型市场中，海外产品几乎占据了90%以上的份额，竞争非常激烈。数据表明，近几年国内厂家的市场份额也在逐步扩大。 3、卷绕型和大型方面，中国的技术水平与国际接近，市场份额也比较理想。近几年，中国厂商的销售收人也在呈几何倍数增长。据调查，国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。二、超级电容器技术研究现状

超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出:超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。超级电容器因其独特的双层大容量储存结构对原材料及制作工艺提出了极高的要求。电极、电解质和隔膜的组成和质量对超级电容器的性能起着决定性的影响。下面将从原材料，制作工艺等几个方面对超级电容器的技术现状进行分析。 2.1正极材料目前用作超级电容器电极的材料主要有三类：碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 2.1.1 碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存，而制备的碳材料往往存在微孔(孔径小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(孔径大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响。现在已有许多不同类型的碳材料被证明可用于制作超级电容器的极化电极，如活性炭、活性炭纤维、碳气溶胶、碳纳米管以及某些有机物的裂解碳化产物。 2.1.2 金属氧化物材料金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究是基于法拉第准电容储能原理，即是在氧化物电极表面及体相发生的氧化还原反应而产生的吸附电容。其电容量远大于活性炭材料的双电层电容，但双电层电容器瞬间大电流放电的功率特性比法拉第电容器好。金属氧化物作为超级电容器电极材料有着潜在的研究前景。近年来金属氧化物电极材料的研究工作主要围绕以下两个方面进行:(l)制备高比表面积的RuO2活性物质。(2) RuO2与其它金属氧化物复合。

超级电容器综述

超级电容器综述超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器，是一种新型储能器件，它利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量。超级电容器采用活性碳材料制作成多孔碳电极，同时在相对的多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别*正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别*到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层。由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积），而且电解质与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度），所以这种双电层结构的超级电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上，从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。目前国际上研究与发展的超级电容器可归为以下几类： ●双层电容器（Double layer capacitor）由高表面碳电极在水溶液电解质（如硫酸等）或有机电解质溶液中形成的双电层电容，如图6-12.1所示。该图还表示出一个典型双电层的形成原理，显然双电层是在电极材料（包括其空隙中）与电解质交界面两侧形成的，双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量，因此电极材料和电解质对电容量的影响最大。一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料，其比表面积可达1000－3000m2/g，比电容可达280F/g。 ●赝电容器（Pseudo－capacitor）

由电极表面上或者体相中的二维或准二维空间上发生活性材料的欠电位沉积，形成高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应产生和电极充电电位有关的电容，又称法拉第准电容；典型的赝电容器是由金属氧化物，如氧化钌构成的，其比电容高达760F/g。但由于氧化钌太贵，现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代； ●混合电容器（Hybrid capacitor）由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。目前在水溶液电解质体系中，已有碳/氧化镍混合电容器产品，同时正在发展有机电解质体系的碳/碳（锂离子嵌入反应碳材料）、碳/二氧化锰等混合电容器。此外，若按照电容器采用的电极材料分类，则可分为碳基型、氧化物型和导电聚合物型；而按采用的电解质类型分类，则又分为水溶液电解质型和非水电解质型（主要为有机电解质型）。在有机电解质溶液中，电容器的工作电压可提高至2.5V以上。超级电容器的性能特点超级电容器是介于电容器和电池之间的储能器件，它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理，性能比较详见下表。超级电容器作为一种新型能源器件，具有以下主要优点：（1）功率密度高超级电容器的内阻很小，且在电极/溶液界面和电极材料本体内部均能够实现电荷的快速贮存和释放，因此它的输出功率密度高达数千瓦/千克，是任何一种化学电源都无法比拟的，是一般技术'>蓄电池的数十倍。

超级电容器电极材料研究现状及存在问题

功能材料课程报告指导老师：学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程姓名：学号：日期: 2012 年7 月13 日

超级电容器电极材料研究现状及存在问题摘要:电极材料是决定电容器性能的重要因素，高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点。本文主要讨论了超级电容器阳极材料的研究现状及存在问题，这些材料包括：碳材料、贵金属氧化物、导电聚合物和一些其他材料。复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能，已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势。关键词:超级电容器；电极材料；研究现状；存在问题

1电极材料的研究现状 1.1正极材料目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 1.1.1碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存。而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响[1]。碳电极电容器其电容的大小和电极的极化电位及电极比表面积大小有关，故可以通过极化电位的升高和增大电极比表面积达到提高电容大小的目的。电极/电解质双电层上可贮存的电量其典型值约为15~40μF·cm-2。选用具有高表面积的高分散电极材料可以获得较高的电容。对理想可极化体系而言，可通过无限提高充电电压而大量储存能量。但是，对于实际体系却受电极材料和电解液组成的电极系统的可极化性和溶剂分解的限制，可通过加大电极比表面积来增加电容值。电容C可由下式给出 C=ε·ε0Ad 式中:ε ε为电导体和内部赫姆霍兹面间区域的相对0为自由空间的绝对介电常数，介电常数，A为电极表面积，d为导体与内赫姆霍兹面之间的距离。近年来研究主要集中在提高碳材料的比表面积和控制碳材料的孔径及孔径分布，并开发出许多不同类型的碳材料，主要有: 多孔碳材料、活性碳材料、活性碳纤维、碳气溶胶以及最近才开发的碳纳米管等[2]。多孔碳材料、活性碳材料和活性碳纤维：这个排列基本代表了碳材料为提高有效比表面积的发展方向。之所以发展为活性碳，主要是在于通过活化处理(如水蒸汽)后，可以增加微孔的数量，增大比表面积，提高活性碳的利用率。这些材料随制作电极工艺的不同先后出现过:活性碳粉与电解液混合制成的糊状电

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。近年来，各种新兴材料的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发展方向和前景。关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract: Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电

超级电容器展现状及前景分析

超级电容器发展现状及前景分析一、超级电容器的概念超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器。超级电容器基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5mm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。超级电容器实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量0.5-1000F（法），工们电压12-400V，最大放电电流400-2000A。超级电容器的性能特点： ①．具有法拉级的超大电容量； ②．比脉冲功率比蓄电池高近十倍； ③．充放电循环寿命在十万次以上； ④．能在-40℃-70℃的环境温度中正常使用； ⑤．有超强的荷电保持能力，漏电源非常小； ⑥．充电迅速，使用便捷； ⑦．无污染，真正免维护。二、超级电容器行业市场分析超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型，三者在容量上大致归类为小于5F、5F~200F、大于200F，它们由于其特点的不同，运用领域也有所差异。钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中；而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件；另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。这三种超级电容器在全球和国内的生产规模情况分别见表1和表2 所示。

超级电容器综述解析

电子技术查新训练文献综述报告题目超级电容器技术综述学号3130434055 班级微电132 学生赵思哲指导教师杨莺 2014 年

超级电容器技术综述摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually，The super capacitor emerges with the tide of the times。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend .

超级电容器行业基本情况.(DOC)

3.1超级电容器行业基本情况 3.1.1 超级电容器介绍超级电容器(Supercapacitor，Ultracapacitor),又叫黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能，属于双层电容的一种。由于其储能的过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。由于其容量很大，对外表现和电池相同，因此也称作“电容电池”或说“黄金电池”。超级电容器是目前世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。图超级电容器结构原理图超级电容器的出现，填补了传统电容器和电池间的空白，广泛的应用于数码产品、智能仪表、玩具、电动工具、新能源汽车、新能源发电系统、分布式电网系统、高功率武器、运动控制领域、节能建筑、工业节能减排等各个行业，属于标准的低碳经济核心产品。超级电容器具有如下特点：（1）高功率密度。输出功率密度高达数kW/kg，是如何化学电源所无法比拟的，是一般蓄电池的数十倍。（2）高能量密度。能量密度可以达到5-20Wh/kg，是传统电容器所无法想象的。（3）循环寿命长。理论循环寿命为无限次，实际都为50万次以上，远高于蓄电池几百次的循环寿命。（4）充电时间短。可在数秒内到几分钟内完成充电，远快于蓄电池的充电

时间。（5）免维护、高可靠性，报废后不产生环境污染。 3.1.2 超级电容器与传统常规储能元器件比较（1）超级电容器与静电电容器、电池的性能参数比较图超级电容器与普通电容器及电池参数比较（2）超级电容与电池相关指标比较图超级电容与电池参数比较结合以上数据我们可以看出超级电容器的优势在于能提供较大的比功率，因此适合与瞬态大电流充放电工作环境。 3.1.3 超级电容器运用领域超级电容器的用途非常广泛，其应用领域涉及消费类电子产品，交通运输、移动通信、工业、能源、电力及军事等领域，并且应用范围还在不断地扩大。

超级电容器综述-1

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超级电容器的研究综述摘要：超级电容器具有储存能量大、比功率大、耐低温、免维护、低污染等突出优点，广泛地应用在启动、牵引动力、脉冲放电和备用电源等领域。综述了超级电容器的发展和超级电容器的研究进展，认为要想更大地提高超级电容器的比容量和储能密度等，需要进一步对电极材料、电解质材料、加工工艺、结构设计等方面进行研究。关键词：超级电容器；电极材料；电解质材料 Research summary of supercapacitor Abstract: Supercapacitor could be used in start, traction, pulse-discharge and standby power with the advantages of high energy, high specific power, low temperature tolerance, maintenance free and low pollution. The research progress of supercapacitor and the development of super- capacitor were reviewed. It was concluded that in order to increase the specific capacity and energy density of supercapacitor, it was necessary to research the electrode materials, electrolyte material ,processing technology and structure design further. Key words: supercapacitor；electrode material；electrolyte material

超级电容器研究进展

超级电容器研究进展 XXX 摘要：超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。关键词：超级电容器电极材料电解质 Research Progress of Super Capacitor Abstract：Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced. Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes 1 引言超级电容器是最近几十年来，国内外发展起来的一种新型储能装置，又被称为电化学电容器。超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率，又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。与普通静电电容器相比较，超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护，有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。超级电容器从出现到成熟，经历漫长的发展过程。当今世界，越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头，其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。与这些超级电容强国相比，我国超级电容器研发工作起步晚，发展快，如今已初具规模，并渐趋成熟，但仍存在一定差距。 2 超级电容器工作原理当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和

超级电容器前景及应用

超级电容器发展现状及发展前景分析超级电容器研究国世界分布图超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。实际上，超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷，虽然它的应用形式同电池不同，但在实际应用上却总被电池取代，此外还面临成本高、技术难度大的劣势。然而，超级电容器在技术上一旦取得突破，将可对新能源产业的发展产生极大的推动力。因此，尽管研发过程困难重重，但攻克它的意义却很重大。超级电容器的尴尬现状超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。

超级电容器“全家福” 使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度，这是超级电容器的四大显著特点，这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国为中、日、韩、法、德、加、美。从制造规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。然而，超级电容器的研发工作一直笼罩在电池(主要为镍氢电池、锂电池)的阴影之下。镍氢电池和锂电池的开发因为可以获得来自政府和大投资商的巨额资金支持，技术交流获得极大推动，也更容易聚焦全世界的目光。相比之下，超级电容器却很难得到雄厚的资金支持，技术的进步和发展也就受到很大程度地制约。另外，超级电容器成本高、能量密度低的现状也与锂电池形成鲜明对比，这使它在很多领域备受冷落。先驱EEStor公司勇于挑战却惨遭败北尽管超级电容器已发展多年，但实际生产厂家的数量却少得可怜。一部分厂商面对超级电容器技术上发育不完全的现状，不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场能出现一个涉足此领域并获得成功的例子。另外一部分厂商则坚信，只要超级电容器的生产成本实现大幅下降，仅以当前它的快速充放电特性，就可实现快速普及。美国超级电容器生产商EEStor就属于后者。上世纪90年代，美国超级电容器生产商EEStor为改变超级电容器的市场现状，曾用好几年的时间将大量财力物力投向如何提高超级电容能量密度的研发上，期望能通过自身