电化学超级电容器电极材料的研究进展
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。
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)℃。
MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究共3篇
MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究共3篇MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究1随着人们对于无线电子产品的需求越来越高，电容器这种能够存储电荷的器件就显得格外重要。
近些年来，MXene基超级电容器电极材料在电容器领域中备受瞩目，因其高电导率和大的比表面积而被认为是一种有前途的电极材料。
MXene是一类具有极高导电性和良好的机械韧性的二维材料，在MXene中的极性化学官能团使其具有极高的表面积。
在此基础上，MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究已经成为研究人员们的热点之一。
MXene基超级电容器电极材料的制备主要采用水解或氧化剂的化学反应，将MXene制成大小不同而多孔的结构；或通过物理蚀刻的方式，用激光或电子束在MXene表面定位刻蚀出微小孔洞。
在制备过程中，要控制好反应条件，如PH值和反应温度等参数，以使得制得的MXene基超级电容器电极材料具有更好的电化学性能。
关于MXene基超级电容器电极材料的电化学性能研究，主要首先关注其比电容和能量密度等性能指标，以探究其在电容器领域中的优势。
实验发现，MXene具有很高的比电容和能量密度，这使得其在超级电容器领域具备很好的潜力。
同时，在稳定性和循环寿命等方面也表现出了较好的性能，具有很强实用价值。
总的来说，MXene基超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究已经得到了很大的发展和突破。
但是要想将其真正应用于商业化生产中，还需进行更深入的探究和完善。
未来，通过不断进行研究和改进，MXene基超级电容器电极材料的应用必将进一步拓展，为无线电子产品的发展提供更好的支持综上所述，MXene基超级电容器电极材料作为一种新型电化学能量储存材料，具有制备简单、比电容高、能量密度大、稳定性好、循环寿命长等优良性能。
其在无线电子产品等领域的应用前景广阔，但仍需继续深入研究和完善，以促进其商业化生产的进一步发展MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究2MXene基超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究电化学超级电容器是未来节能环保的关键技术之一，因为它们能够在几秒钟内存储和释放大量的电能。
超级电容器及其相关材料的研究
超级电容器及其相关材料的研究一、本文概述随着科技的不断进步和可持续发展理念的深入人心，超级电容器作为一种高效、环保的储能器件，正日益受到全球科研人员和工业界的广泛关注。
超级电容器以其高功率密度、快速充放电、长循环寿命等诸多优点，在新能源汽车、电子设备、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面综述超级电容器及其相关材料的研究现状和发展趋势，分析超级电容器的性能特点，探讨新型电极材料的研发与应用，以期推动超级电容器技术的进一步发展，并为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了超级电容器的基本原理、分类及性能特点，为后续研究提供理论基础。
随后，重点综述了近年来超级电容器电极材料的研究进展，包括碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，并分析了各类材料的优缺点及适用场景。
本文还关注了电解质材料、隔膜材料等关键组件的研究现状，以及超级电容器的制造工艺和应用领域。
结合当前面临的挑战和未来发展趋势，本文展望了超级电容器技术的创新方向和应用前景，以期为未来相关研究提供有益的借鉴和指导。
二、超级电容器的基本原理与分类超级电容器，又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。
它具有极高的电荷储存能力，能在极短的时间内释放出大量的能量，从而满足了现代电子设备对高功率、快速充放电的需求。
基本原理：超级电容器的基本原理与传统的平行板电容器类似，都涉及到电荷的储存和释放。
然而，超级电容器的电极材料通常是具有高比表面积的纳米多孔材料，如活性炭、金属氧化物和导电聚合物等。
这些高比表面积的电极材料使得超级电容器能在极小的体积内储存大量的电荷，从而实现了高能量密度。
同时，超级电容器的电解质通常具有高的离子电导率，这有助于实现快速的充放电过程。
碳基超级电容器：以活性炭、碳纳米管、石墨烯等碳材料为电极，利用碳材料的高比表面积和良好的导电性实现高能量密度和高功率密度。
金属氧化物超级电容器：以金属氧化物（如RuO₂、MnO₂、NiO等）为电极，利用金属氧化物的高赝电容特性实现更高的能量密度。
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究
基于碳材料的超级电容器电极材料的研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为当今科研领域的热点之一。
超级电容器，作为一种新型的电化学储能器件，因其具有高功率密度、快速充放电、长循环寿命等优点，在电动汽车、移动通讯、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，其性能直接决定了超级电容器的电化学性能。
因此，研究和开发高性能的电极材料对于提高超级电容器的性能和应用领域具有重要意义。
本文旨在探讨基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展。
文章将概述超级电容器的基本原理、分类及其应用领域，进而介绍碳材料作为超级电容器电极材料的优势，包括其高导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等。
随后，文章将重点综述近年来基于碳材料的超级电容器电极材料的研究进展，包括不同种类的碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）在超级电容器中的应用，以及通过结构设计、表面修饰等方法优化碳材料电化学性能的研究。
文章还将讨论当前研究面临的挑战以及未来的发展趋势，以期为基于碳材料的超级电容器电极材料的研究提供参考和借鉴。
二、碳材料概述碳材料，以其独特的物理和化学性质，已成为众多领域研究的热点。
作为构成生命的重要元素，碳在自然界中的存在形式多种多样，如石墨、金刚石等。
这些碳的同素异形体各有特色，如石墨具有优良的导电性和层状结构，金刚石则以其极高的硬度著称。
在材料科学领域，碳材料以其高比表面积、良好的化学稳定性、优良的导电性以及丰富的可调控性，被广泛应用于电极材料、催化剂载体、吸附材料等多个方面。
在超级电容器领域，碳材料作为电极材料具有显著优势。
碳材料具有高比表面积，能够提供更多的活性位点，有利于电荷的存储和释放。
碳材料具有良好的导电性，能够快速传递电子，保证超级电容器的快速充放电性能。
碳材料还具有良好的化学稳定性，能够在各种环境下保持稳定的性能。
碳材料在超级电容器中的应用主要包括活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
超级电容器的发展现状
超级电容器的发展现状超级电容器（Supercapacitor），又称超级电容、超级电池、电化学超级电容等，是一种新型的能量存储装置。
与传统的电化学电池不同，超级电容器能够以更高的功率进行快速的充放电，其理论上的寿命更长，并且可以进行成千上万次的充放电循环。
目前，超级电容器的发展进展如下：1. 提高能量密度：超级电容器的能量密度一直是其发展中的关键问题。
近年来，研究人员通过改进电极材料、电解质和结构设计等方面的创新，使得超级电容器的能量密度获得了显著提高。
目前商业化的超级电容器已经能够达到100 Wh/kg，高能量密度的材料和结构设计研究也在不断进行中。
2. 提高功率密度：超级电容器的功率密度是其另一个重要指标。
功率密度指的是电容器能够在短时间内释放大量电能的能力。
近年来的研究表明，通过设计新的纳米结构和提高电解质导电性等方法，已经能够将超级电容器的功率密度提高到几千瓦/千克以上。
这使得超级电容器在需求瞬时高能量输出的领域，例如电动汽车的启动和制动系统，具有广阔的应用前景。
3. 提高循环寿命：超级电容器的循环寿命（即充放电循环次数）也是一个重要指标。
通过改善电极材料的结构和化学稳定性等方面的研究，已经成功地提高了超级电容器的循环寿命。
目前，一些商业化的超级电容器已经可以进行百万次的充放电循环，这使得超级电容器相比传统电化学电池更加持久耐用。
4. 增加应用领域：超级电容器因其快速充放电和长寿命的特点，在一些特定的领域已经开始商业化应用。
例如，超级电容器已经被广泛应用于电动车、电力电子设备、可再生能源储能系统等。
此外，超级电容器还在智能电网、医疗设备、航空航天等领域也有广阔的发展前景。
综上所述，超级电容器在能量密度、功率密度和循环寿命等方面都取得了显著的进展。
未来，随着科学技术的不断进步，超级电容器有望在更多领域发挥重要作用，并逐渐替代传统的电化学电池，成为一种重要的能量存储装置。
超级电容器材料的研究及应用
超级电容器材料的研究及应用超级电容器是一种利用电场存储电能的能量存储器，其在电化学和电磁学理论上都有一定的发展。
超级电容器具有高能量密度、快速充放电、长寿命等优点，在现代航空、汽车、宇航和智能电网等领域有着广泛的应用。
而超级电容器的核心是电极材料，所以先进的电极材料能够带来超级电容器工作性能更好的表现。
一、超级电容器电极材料的研究现状目前，超级电容器电极材料的研究集中在以下领域：（1）金属氧化物材料的研究。
金属氧化物，如钼酸锂、钴酸镍等，具有优异的电极电化学性能，同时元素资源广泛，价格低廉，因此在超级电容器电极材料领域得到了广泛的研究与应用。
（2）碳材料的研究。
碳材料是制备超级电容器电极材料的主要原材料之一，具有良好的导电性和热稳定性。
而以活性炭为代表的多孔碳材料还具有大表面积、高比电容等优良性质，因此在超级电容器电极材料以及电池、传感器等领域应用广泛。
（3）二维材料的研究。
二维材料，如石墨烯和硼氮化物，具有高比表面积、方便处理的优势，已被广泛研究作为超级电容器电极材料。
尤其石墨烯由于其优异的导电性、机械强度和化学稳定性等特性，在超级电容器电极材料研究中被广泛关注。
（4）金属有机骨架材料的研究。
金属有机骨架材料，即MOFs，是由金属离子和有机配体组成的晶态材料，具有极大的内孔体积以及可调控的孔径和结构。
这种新型材料具有极高的表面积和储能密度，是超级电容器电极材料研究的热点之一。
二、超级电容器电极材料的制备方法超级电容器电极材料的制备方法主要分为化学还原法、水热法、煅烧法、氧化还原电位法等。
其中化学法是制备超级电容器电极材料的常规方法，其通过调节反应条件，可控制电化学行为，实现材料的优异电化学性能；而水热合成是在相对低的温度和压力下，通过压剂或表面修饰剂，实现材料形貌和结构的微观调控；氧化还原电位法是通过扫描电位电化学法控制电位，调控材料的化学反应，从而实现精准控制。
三、超级电容器材料的应用超级电容器在现代工业、航空、军事、医学等领域得到了广泛的应用。
超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究
超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究超级电容器作为一种能够存储大量电能的新型电池，其电化学性能和高功率性能在目前的电子器件中得到了广泛的应用。
而超级电容器的性能和稳定性主要受制于电极材料的选择和制备方法。
因此，超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究成为目前材料化学研究的热点和难点之一。
超级电容器的电极材料可以分为碳基材料及金属氧化物材料两种类别。
碳基材料可以通过炭化、氧化石墨或活性炭等方法制备得到。
其中，活性炭是一种常用的碳基电极材料，其呈三维独立孔结构，具有较大的比表面积，因此具有良好的电容性能和高倍率放电能力。
此外，石墨烯也是一种常用的碳基电极材料，其呈二维层状结构，具有超高的比表面积和优异的电导率，能够有效地提高超级电容器的电池性能和循环寿命。
而金属氧化物电极材料也是超级电容器电极材料的一种常见类型。
它们通常由过渡金属氧化物、贵金属氧化物、铁氧化物及锰氧化物等材料组成，其中，九氧化二铝和锰氧化物是比较常用的金属氧化物电极材料。
九氧化二铝具有较高的比电容和较好的热稳定性，可以在高温环境中工作。
但是，它的电化学稳定性较差，循环寿命较短。
锰氧化物是一种新型金属氧化物电极材料，其优异的电容性能和高倍率放电能力得到了广泛的研究和应用。
锰氧化物可以通过合成流程中的物理和化学方法制备得到，如水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
在电极材料的制备过程中，其中的微观结构和形态也对电极材料的性能产生着很大的影响。
如锰氧化物的微观结构对超级电容器的电导率和电化学性能有重要的影响。
研究表明，锰氧化物的微观结构越完整，其电导率越高，因此能够更好地提高超级电容器的电容性能和稳定性。
除此之外，超级电容器电极材料的制备方法也是其电化学性能的重要影响因素之一。
传统的电极材料制备方法包括物理法、化学法和生物法。
而与此相比较，一些新型材料制备方法也在近年来得到了广泛的关注，如激光烧结法、电化学还原法、自组装法等。
这些新型制备方法可不仅可以提高材料的比表面积和孔结构的可控性，还能够制备出具有特殊形态结构的材料。
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国政府和企业界的高度关注 ． 超级 电 容 器 （ ｓ ｕ ｅ ｒ ｃ ａ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｓ或 ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｃ ａ ａ ｃ ｉ － ｐ ｐ ｐ ） ， 又称电化学电容器（ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ａ ａ ｃ ｉ － ｐ ［ １—５］ ） ， 它是一种 介 于 常 规 电 容 器 与 二 次 电 池 之 ｔ ｏ ｒ ｓ ， 间的新型储能 器 件 （ 见 图 １） 同时兼有常规电容器 功率密度大和二次电池能量密度高的优点 ． 此外 ， 超 级电容器还 具 有 对 环 境 无 污 染 、 效 率 高、 循环寿命 长、 使用温度范围 宽 、 安 全 性 高 等 特 点． 超级电容器 在新能源发电 、 电动汽车 、 信息技术 、 航空航天 、 国防 如超级电容器 科技等领域中具有 广 泛 的 应 用 前 景 ． 用于可再生能源分 布 式 电 网 的 储 能 单 元 ， 可以有效 提高电网的稳定性 ． 单独运行时 ， 超级电容器可作为 太阳能或风能发电 装 置 的 辅 助 电 源 ， 可将发电装置
４］ 图 １ 各种电能贮存器件的功率密度与能量密度的关系图 ［
短的离子传 具有窄的孔分布和相互交联的孔道结构 、 输距离以及可控的表面化学性质的活性炭材料 ， 将有 同时又不影响功率 助于提高超级电容器的能量密度 ， 密度和循环寿命 ． 目前商品化超级电容器电极材料的 首选仍然是活性炭 ， 不过随着其他新型碳材料如碳纳 米管 、 石墨烯等的不断发展 ， 将来有可能替代活 性炭 材料 ． ２． １． ２ 碳纳米管 碳纳米管是 ２ ０ 世纪 ９ ０ 年代初发现的一种纳米
４］ 的双电层结构来存贮电荷 ［ ．
制备活性炭 的 原 料 来 源 非 常 丰 富 ， 石 油、 煤、 木 材、 坚果壳 、 树脂等 都 可 用 来 制 备 活 性 炭 粉 ． 原料经 活化方法分物理活化和化学活化 调制后进行活化 ， 两种 ． 物理活化通常是指在水蒸气 、 二氧化碳和空气 等氧化性气氛中 ， 在７ 对碳材 ０ ０－１ ２ ０ ０℃ 的 高 温 下 ， 即 原 料） 进 行 处 理． 化学活化是在４ 料前体 （ ０ ０－ 采用磷酸 、 氢氧化钾 、 氢氧化钠和氯 ７ ０ ０℃ 的温度下 ， 采用活化工艺制备的活性炭孔 化锌等作为活化剂 ． 结构通常具有一 个 孔 径 尺 寸 跨 度 较 宽 的 孔 分 布 ， 包 ， —５ 括微 孔 （ 介孔（ 和大孔（ ２ ｎ ｍ） ２ ０ ｎ ｍ） ５ ０ ｎ ｍ） ． ＜ ＞
６］ ， 是由单层或多层石墨烯 尺寸 管 状 结 构 的 炭 材 料 ［
２ 超 级 电 容 器 电 极 材 料 的 最 新 研 究 进展
２． １ 碳材料 碳材料是目前研究和应用最为广泛的超级电容 器电极材料 ， 它主 要 包 括 活 性 炭 、 活 性 炭 纤 维、 炭气 凝胶 、 模板炭 、 碳纳 米 管 和 石 墨 烯 等 ． 碳材料具有比 表面积大 、 导电率 高 、 电 解 液 浸 润 性 好、 电位窗口宽 等优点 ， 但 是 其 比 电 容 偏 低． 碳材料主要是利用电
能源材料专题
电化学超级电容器电极材料的研究进展 ＊
张 熊 马衍伟
（ ） 中国科学院电工研究所 北京 １ ０ ０ １ ９ ０
摘 要 超级电容器是一种利用电化学双电层 储 能 或 在 电 极 材 料 表 面 及 近 表 面 发 生 快 速 可 逆 氧 化 还 原 反 应 而 储 具有高的比功率 、 比能量和长的循环寿命 ． 文章综述了超级 电 容 器 电 极 材 料 的 储 能 机 理 、 特点及应用， 并重 能的装置 ， 二氧化锰及其复合电极材料在超级电容器中应用的最新研究进展 ． 点介绍了石墨烯 、 关键词 超级电容器 ， 电极材料 ， 石墨烯 ， 二氧化锰 ， 复合材料
认为是支撑可再生 能 源 普 及随着全球气候变暖 ， 资源匮乏 ， 生态环境日益恶 人类将更加关注太阳能 、 风能等清洁和可再生的 化， 新能源 ． 但是 ， 可再生 能 源 （ 主 要 包 括 风 能、 太阳能） 的本身特性决定了这些发电的方式和电能输出往往 受到季节 、 气象和地域条件的影响 ， 具有明显的不连 续性和不稳定性 ， 如太阳能可以在晴天发电 ， 而在阴 天和晚上就无法工 作 ， 风能发电也同样受到时间和 也就是说 ， 可再生能源发出的电能波动 气象的影响 ． 较大 ， 可调节性差 ， 从而为可再生能源的大规模利用 带来了诸多问题 ， 如果接入电网 ， 电网的稳定性将受 到影响 ． 要解决这一问题 ， 必须发展配套的高效储能 装置 ， 以解决发电与 用 电 的 时 差 矛 盾 以 及 间 歇 式 可 再生能源发电直接并网时对电网的冲击 ． 同时 ， 储能 技术在离网的太阳 能 、 风能等可再生能源发电应用 目前 ， 高效储能技术已被 中也具有至关重要的作用 ．
２ ／ 值得注意的是 ， 当比表面积高达 ３ 也只能 ０ ０ ０ ｍ ｇ时 ， ２ ／ ） ， 获得相对较小的比电容 （ 小于其理论双 １ ０ Ｆ ｃ ｍ ＜ μ ２ —２ ／ ） ， 这表明并非所有的 电层比电容的值 （ １ ５ ５ Ｆ ｃ ｍ μ ］ ５ 孔结构都具备有效的电荷积累 ［ 虽然比表面积是双 ．
但孔分布 、 孔的形 电层电容器性能的一个重要参数 ， 状和结构 、 导电率和表面官能化修饰等也会影响活性 炭材料的电化学性能 ． 过度活化会导致大的孔隙率 ， 同时也会降低材料的堆积密度和导电性 ， 从而减小活 性炭材料的体积能量密度 ． 另外 ， 活性炭表面残存的 一些活性基团和悬挂键会使其同电解液之间的反应 活性增加 ， 也会造成电极材料性能的衰减 ． 因此 ， 设计
： ｈ ｔ ｔ ｗｗｗ． ｗ ｕ ｌ ｉ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ０卷 （ ２ ０ １ １年） １ ０期 ? ? 物理 ·４ ｐ
能源材料专题 所产生的能量以较 快 的 速 度 储 存 起 来 ， 并按照设计 要求释放 ， 如太阳能 路 灯 在 白 天 由 太 阳 能 提 供 电 源 晚上则由超级电容器提供电 并对超级电容器充 电 ， 力． 此外 ， 超级电容器还可以与充电电池组成复合电 源系统 ， 既可满足电动车启动 、 加速和爬坡时的高功 率要求 ， 又可延长蓄电池的循环使用寿命 ， 实现电动 车动力系统性能的最优化 ． 当前 ， 国内外已实现了超级电容器的商品化生 但还存在着价 格 较 高 、 能 量 密 度 低 等 问 题， 极大 产， 地限制了超级电容 器 的 大 规 模 应 用 ． 超级电容器主 要由集流体 、 电极 、 电 解 质 和 隔 膜 等 ４ 部 分 组 成， 其 中电极材料是影响超级电容器性能和生产成本的最 关键因素 ． 研究和开发高性能 、 低成本的电极材料是 目前研究较多的 超级电容器研发工 作 的 重 要 内 容 ． 超级电容器电极材料主要有碳材料 、 金属氧化物 （ 或 、 者氢氧化物 ） 导电 聚 合 物 等 ， 而碳材料和金属氧化 是当前研究的热 物电极材料的商品 化 相 对 较 成 熟 ， 点． 因此 ， 本文将重 点 介 绍 碳 材 料 、 金属氧化物及其 复合材料等高性能电极材料的最新研究进展以及商 品化应用前景 ． 称双电层电 极／溶 液 界 面 形 成 的 双 电 层 储 存 能 量 ， 容． 增大电极活性物质的比表面积 ， 可以增加界面双 从而提高双电层电容 ． 电层面积 ， ２． １． １ 活性炭 活性 炭 材 料 由 于 具 有 稳 定 的 使 用 寿 命 、 低廉的 价格及大规模的工 业 化 生 产 基 础 ， 已在商品化超级 电容器 的 生 产 中 被 广 泛 采 用 ． １ ９ ５ ７ 年， Ｂ ｅ ｃ ｋ ｅ ｒ申 请 了第一个关于活性 炭 材 料 电 化 学 电 容 器 的 专 利 ． 他 然 将具有高比表面积 的 活 性 炭 涂 覆 在 金 属 基 底 上 ， 后浸渍在硫酸溶液 中 ， 借助在活性炭孔道界面形成