因此，寻找优良的电能储备装置成为现阶段的主要议题，由传统二次电池和传统电容器 发展而来的超级电容器更能满足人们的需求。简单的来说，储能技术可分成两种：物理储能 和化学储能。物理储能是指先将能量以动能或势能的形式进行储存，再将能量转化为电能等 来进一步使用。人们对该技术的研究较早，对生态环境的影响较小，但是易受到地理环境条 件的限制，因而无法大规模推广。化学储能是指将电能转化为化学能，再将储存的化学能以 电能形式输出的技术。相较之下，化学储能受环境因素等的限制更少，更易于得到各方面的 运用。超级电容器（Supercapacitor/Electrochemical Capacitor）即为电化学电容器，综合了传 统蓄电池和传统电容器的优点。受限因素少，应用前景广阔。以其功率密度高、使用寿命长、 充放电速率快等突出特性而备受瞩目。相较于传统电容器，超级电容器获得了更大的功率密 度和能量密度，同时又弥补了二次电池充放电缓慢、循环寿命低和过充放电损伤的不足[1]。 因此，作为最新发展的储能器件，超级电容器在能源使用领域更有研究意义和应用前景[2]。

1。2 超级电容器概述

1。2。1 超级电容器分类

超级电容器的分类主要从其几方面的特质入手，如电极、电解质、储能机制和结构对称 性等。按照电极材料来分，超级电容器有碳材料（Carbon-based Material Supercapacitor）、过 渡金属氧化物（ Transition-metalOxideSupercapacitor） 和导电聚合物电极超级电容器

（ConductingPolymerSupercapacitor）[3]。按电解质种类来分，超级电容器有水溶液电解质

（Aqueous Electrolyte Supercapacitor）、有机电解质（Organic Electrolyte Supercapacitor）、离子液体电解质（Ionic Liquid Electrolyte Supercapacitor）和固体电解质超级电容器（Solid Electrolyte Supercapacitor）[4]。按储能机制来分，有双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor）、赝 电容电容器（Redox/Pseudo Capacitor）和混合电容器[5]。按照电容器结构来分，超级电容器 有对称型（Symmetric Supercapacitor）和非对称型（Asymmetric Supercapacitor）两种[6]。 1。2。2 超级电容器储能机制

（1）双电层电容机制 双电层电容机制认为，当金属电极没入电解质溶液中时，电极的表面与液面两侧会出现

异名电荷，产生电位差，利用生产的双层电层来储存出现的电荷。当两个电极之间被施加了 适当的电压，电解液中正负离子的取向运动便会在电极周围形成致密电荷层，即为电荷双层。 一般双电层电容的容量比普通的电介质电容器的容量大得多。基本原理为：施加电源进 行充电时，电解液中的阴阳离子分别向正负极移动，形成相间电双层（较无外加电场时，电 荷量更大）；与外电路连接后，电子从负极流出，电解质溶液中的阴阳离子从电极表面进入到 溶液中。双电层电容器在其充放电过程中发生的是离子的吸附、脱附反应，没有化学反应和

材料相变的出现，因而会具有更大的功率密度和更长的循环寿命[7]。

（2）赝电容机制

赝电容机制主要是通过电活性物质的欠电位沉积（UPD），这种沉积发生在电容结构的二 维空间上，进行化学吸附/脱附或者氧化/还原反应，以实现能量的储存和释放[8]。赝电容受外 电场作用时，电极反应不仅可以在电极表面，也可以在电极内部进行，发生氧化还原反应， 大量的电荷得以在电极/电解液界面进行储存。在外电场撤离后，离子通过化学可逆反应回到 电解液，电荷通过外电路形成了电流。由于氧化还原反应同时在活性材料内部反应，因而可 以转移的电荷量大量增加，材料的利用率随之大幅提高，故相比双层电容器，赝电容的比电 容和能量密度更加优越，容量在相同条件下能达到双电层电容器的数十倍[9]。