（3）混合电容机制 混合电容机制是基于两个电极具有不同的电荷储存方式，其中一个为双电层电容机制，

另一个则是赝电容机制。混合电容器综合了双电层和赝电容超级电容器的优点，工作电压和 能量密度等均有着较大的提高。

1。2。3 超级电容器优点

作为由传统电容器与二次电池发展而来的新型环境友好型的电储能装置，它具有着两者 无可比拟的独特优势。超级电容器的优点主要有：

（1）功率密度大。功率密度最高达到普通的电池的数百倍之多，因此可以在短时间内提供大量电流。

（2）充放电迅速。相较于传统电池，采用高的电流速率进行充电会大大降低所需的时间， 效率也会更高。

（3）循环寿命长。由于超级电容器的能量储存一般仅是通过电荷的吸附与脱附或者可逆 性很好的电化学过程，因此对电极材料的损耗较小，使用稳定性更好，循环次数最高可以达 到 10 万次之多。

（4）工作温度范围宽。工作温度最低可以低至-40℃，高温情况下可达 70℃ [10]，远远超 过普通电池的工作极限，而且超级电容器对温度敏感性相对较低，在不同温度下的工作性能 较稳定。

（5）绿色无毒，安全性好[11]。

1。3 超级电容器电化学性能的提升

1。3。1 电容器能量密度的提高途径

能量密度在很大程度上决定了电容器的能量储存水平，由于目前的超级电容器相对于电 池而言的能量密度仍然比较低，因此极大地限制了其在储能领域的进一步发展。根据电容器 的能量密度计算公式：

其中，E为能量密度；C为比电容；U 为电势窗口。可知，想要提高能量密度主要有以下两

种途径：提高比电容 C，提高电势窗口范围 U。 对于电容器的比电容的提高，主要有以下几种方法：（1）在能够保证电容器必需的结构

规整度和使用寿命的前提下，发挥赝电容材料的高比电容的特性，如使用过渡金属氧化物和 导电高分子，得到远高于双电层电容的容量[12]。（2）调控电极材料的结构，比如采用比表面 积更高的电极材料，或者选择更加适合的结构孔径，更有利于电解液和电子离子的迁移传输。

（3）搭配最优的电极材料和电解质种类的组合。（4）制备复合材料，如将导电聚合物与过渡 金属氧化物进行复合，或者使用同一类型的电极材料制得多元材料，更利于综合不同材料的 优势。

对于提高电势窗口范围，目前可用的方法主要有：（1）采用有机溶剂电解液或者使用离 子液体[13]。（2）构造非对称电容器。水系电解液的分解电压一般会低于 1。23V，而有机电解 液和离子液体可以获得高达 3。0V-4。0V 的分解电压[14-15]。然而有机电解液也有着不可忽视的 缺点，如价格较为昂贵、电子传输速率较低、对组装环境的要求较高等。非对称型的电容器 的电势窗口是由正负极材料的电势范围累加而来，因此实际应用中，也可以获得较高的工作电压。

对于提高电容器能量密度的两种途径，现如今更多的研究集中在前一种上。在许多的研 究中得到了比电容更大的电容材料，但是却不可避免的抑制了体现出高比电容的电势窗口大 小，这样的材料也无法得到高的能量密度和产生更实际的生产应用。因此在研究中，不能一 味地追求比电容的提高，而要得到性能的综合发展。

1。3。2 超级电容器制备工艺的改进

传统电容器电极片是先将活性电容材料与导电剂和粘接剂按一定比例混合拌浆，然后将 其涂覆在泡沫镍上，最后压缩成片[16]。然而此方法也存在许多需要改进的问题：（1）在电极 材料中除了活性电容材料外还添加了一定量的无电容活性的导电剂和粘接剂，较大程度地减 小了电极材料的质量比容量，使得能量密度更低。（2）使用的导电剂主要呈现为颗粒状，无 法为电子传输提供连续通畅的通道。（3）活性材料与导电剂较难以均匀混合，部分的活性物 质将因为没有和导电剂充分接触而无法提供有效电容量。（4）活性物质通过粘结剂在集流体 上实现附着，但粘接剂的使用又会因为其不导电和无电容活性的特点，而相对的降低了电极 材料的比容量和倍率性能。论文网