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另一方面要求有足够多的电解质离子和 电子参与法拉第反应.对于第一方面的要求,具有高比表面积的赝电容电 极材料通过尺寸纳米化或表面造孔将满足要求;

对于后者,通过制备更多 层次具有良好电导率以及孔隙率的电极材料从而使电解质离子能够扩散和 接触更多的电化学位点.法拉第赝电容电极材料主要包括过渡金属氧化物 和导电聚合物 [此处图片未下载成功] 超级电超级电容器的大容量和高功率充放电就是由这两种原理产生的.充电时,依靠这两种原理储存电荷,实现能量的积累;

放电时, 实现能量的 释放. 因此,制备高性能的超级电容器有2个途径:一是增大电极材料比表面 积,从而增大双电层电容量;

二是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率, 从而提高准电容容量.但实际上对一种电极材料而言,这2种储能机理往往 同时存在,只不过是以何者为主而已 [此处图片未下载成功]

二、超级电容器的基本分类超级电容储能机制可分为: 双电层电容--电极表面与电解液间双电层储能. 准电容--电极表面快速的氧化-还原反应储能. 相应的两类电极根据电极材料―-―组成三种电容器 双电层电容器 (碳材料超级电容器)正、负极――多孔炭 准电容器 混合材料电容器 正、负极――金属化合物、石墨、 导电聚合物. 电压、能量密度高 按照电解液分,分为水溶液电解液超级电容器和有机电解液超级电容器. 根据结构分为对称型电容器(SymmetricCapacitor)和混合型超级电容器(Hybrid Capacitor). [此处图片未下载成功]

三、超级电容器的性能特点――介于电池与物理电容器之间 [此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] 优点1. 高功率密度,输出功率密度高达数KW/kg,一般蓄电池的 数十倍. 2. 极长的充放电循环寿命,其循环寿命可达万次以上.3.非常短的 充电时间,在0.1-3http://www.51wendang.com/doc/a616d0b25486f9cedd63adc50s即可完成. 4.解决了贮能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾, 将它与蓄电池组合起来,就会成为一个兼有高比功率输出的贮 能系统. 5.贮能寿命极长,其贮存寿命几乎可以是无限的. 6.高可靠性. [此处图片未下载成功]

四、超级电容器技术及电极材料的进展

1、多孔电容炭材料――超级电容器的核心

2、准电容储能材料

3、高性能电解质溶液 、以减轻重量为中心的结构设计 [此处图片未下载成功] 活性炭是双电层电容器传统的电极材料,石墨结构的导电炭、碳化物的衍 生碳、碳纳米管、炭黑和石墨烯等各种各样不同结构的碳在双电层电容器 中的应用也越来越广泛. 法拉第赝电容的电极材料主要包括过渡金属氧化物材料和导电聚合物材料, 过渡金属氧化物电极的电容来源于氧化还原反应,比电容远高于双电层的比 电容,过渡金属氧化物电极材料的导电性差,在过渡金属氧化物中例如 MnO2和NiO 等它们差的导电性阻碍了它们作为超级电容器电极材料的应用. 导电聚合物当氧化反应发生时,离子转移到聚合物骨架;

当还原反应发生时, 离子从聚合物骨架中转移到电解液中,导电聚合物的氧化还原反应在聚合物的整体中进行,不仅局限于表面.然而,导电聚合物存在循环稳定性差的问 题,在长时间的循环测试中导电聚合物会发生收缩和溶胀,影响其循环寿命. 研究人员通过复合的方式在具有高比表面积和良好导电性以及多孔的碳材料表面负载过渡金属氧化物,制备了具有多层次结构的碳基复合材料.通过这 种方式提高了赝电容电极材料的利用率,改善了复合材料的性能. [此处图片未下载成功]