公式（1）中ε为介电常数，A 为电极材料的表面积，d 为介质层厚度。对于某种特定的 电极材料，其介电常数是确定的，所以要想提高超级电容器的电容量可以采取增大电极材料 的表面积或者减小介质层厚度的方法。因为对峙的双电层间距极小，远小于静电电容器的介 质层厚度，根据公式（1）可以得出双电层电容器比普通电容器的容量要高出几个数量级。同 时双电层电容器使用的电极材料是纳米材料，比表面积可以达到 2000m2/g,所以双电层电容器 能取得很大的容量。而对于电容器所存储的能量由公式：

计算。虽然根据公式（2），可知双电层电容器可以通过提高充电电压来增大能量存储， 但是由于双电层电容器的工作电压受所使用电解质的性质限制，通常在 4V 以下，所以双电 层电容器主要通过增大电极的比表面积来提高能量存储能力。

双电层电容器充放电机理为：当向电极充电时，电子通过外电路借助外加电压从正极转 移到负极，使正负电极分别带上正电和负电，同时堆积在电极表面电荷将吸引周围电解质溶 液中的异号离子，使这些离子附着于电极表面上与电极表面的电荷层共同形成双电层；电极

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放电时，电子通过负载由负极转移到正极，正、负离子则从电极表面释放并回到电解质溶液 当中，同时双电层消失。

图 2。1 双电层电容器工作原理图[4]

2）法拉第电容器 法拉第电容器也叫赝电容器，其工作原理是建立在二维欠电位沉积理论模型基础之上的。

在电极表面，发生高度可逆的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。

这种电极系统的电压随电荷转移的量呈线性变化，表现出电容特征，故称为“准电容”，是 作为双电层型电容器的一种补充形式。

法拉第准电容的充放电机理为：当向电极充电时，电解液中的离子在外加电场的作用下 从溶液中扩散到电极与溶液的接触界面上，而后通过在界面处发生的电化学反应渗透到电极 表面活性氧化物的内部。电极材料的比表面积越大，这样的电化学反应就越多地发生，大量 的电荷就被存储在电极材料中；当电极放电时，这些渗透到活性氧化物内部的元素又会通过 与之前发生的电化学反应的逆过程变成离子，重新回到电解质溶液中，同时所存储的电荷通 过外电路释放出来。

在电极材料的比表面积相同的情况下，法拉第赝电容器的比电容要高于双电层电容器， 这是由于：双电层电容器仅仅是通过电荷定向移动并积累形成双电层从而产生电容效应，而 法拉第赝电容器不仅有与之相类似的过程还有电化学反应的过程产生另外的电容效应。文献综述

2。2 超级电容器的发展状况

近几十年来由于化石燃料的大量使用使得在世界范围内环境问题越来越严重， 因此世界 各国开始逐渐的把注意力放在超级电容器上，将电容器项目作为国家级的重点研究和开发项 目。目前，在超级电容器产业化方面，美国、欧洲、日本处于领先地位，这些国家的超级电

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容器产品在比功率、容量、价格等方面各有自己的优势。表 2。1 列出了国外一些公司所研制 的超级电容器电极产品的部分性能参数。

表 2。1 国外超级电容器发展状况[5]

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