1.2.2  法拉第赝电容

赝电容是由电极表面上或者体相中的二维或者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，又称为法拉第准电容。与传统双电层电容器相比，法拉第赝电容的过程由较大比表面积的活性物质组成，可以提供很多的电化学反应位点，意味着有相当多的这样电化学反应发生，大量电荷被储存在电极中。在电极的比表面积相同时，赝电容的比电容是双电层电容器的10到100倍。

1.2.3  混合型电容器[14]

混合电容器是利用两种不同的电极材料作正负极所产生的电容的电容器，利用半个形成双电层电容、半个导电聚合物或者其他无机化合物的表面反应或电极嵌入法拉第反应电极等构成的混合电容器，其有着与蓄电池相似的行为，但却具有电容器的特点。通常用能产生法拉第准电容的金属氧化物、氢氧化物作正极，用能产生双电层电容的碳材料或金属碳化物以及氮化物作负极。具有明显的非线性充放电特点，其能量密度也要比双电层电容大许多。

1.3   超级电容器电极材料

超级电容器的性能主要取决于电极材料、电解液及其使用的隔膜，其中对超级电容器性能影响最大的是电极材料。目前应用于超级电容器的电极材料主要有：碳材料、金属氧化物材料以及导电聚合物材料[15]，详见表1-1。

名称 电极材料

第一类 碳材料 活性炭、炭黑、碳纤维、碳气凝胶、玻璃碳等

第二类 金属氧化物 氧化钌、氧化镍、二氧化锰、氧化铁、氮化钼等

第三类 导电聚合物 聚吡咯、聚噻吩等

表1-1 超级电容器电极材料分类

1.3.1  碳材料

碳电极作为超级电容器电极材料中研究最早的一种，自从Beck在1957年发表专利后，已经先后发展出来不同形态的碳材料，实际应用中主要有：活性碳材料、活性碳纤维、多孔碳材料、碳气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、网络结构活性炭及某些有机物的碳化物等[16-20]。碳材料提供电容主要靠形成双电层，所以可以通过提高其表面积来有效增大电容容量。

1.3.1.1  活性炭材料

活性炭又可以称为炭黑，是一种黑色的粉末状或颗粒状的碳。活性炭的主要成分为碳、氧以及氢等元素。活性炭由于微晶碳的不规则排列，使得其在交叉连接处存在细孔，活化时存在一定的组织缺陷，因为这样的结构特点，使得它的堆积密度低，比表面积大。它作为超级电容器最早的电极材料来源，其优势便是生产活性炭的原料来源丰富，木材、石油、树脂、蔗糖等均可以用来生产活性炭粉。活性炭的制备要经过调制和碳化两步，碳化方法有物理碳化和化学碳化两种，不同的原料和制备工艺可以生产出不同物理和化学性能的活性炭。

经过近几十年的发展，活性炭作为超级电容器电极材料的技术日渐成熟，商业化中使用的超级电容器大多用的电极材料均为活性炭，不过其比电容仍然先对较低。目前的研究热点在于提高其有效比表面积、孔径分布和高导电率多孔活性炭材料的制备和改性。近些年来开发出的炭微球MCMB，具有高中孔率、高表面积和低电阻等特点，适用于双电层电容器电极的制备，目前在这一领域的研究非常活跃[21]。论文网

1.3.1.2  碳气凝胶