国内外超级电容器的研究发展现状
作者：周晓航方鲲李玫来源：《新材料产业》2015年第3期
文周晓航方鲲李玫
1北京纳盛通NST新材料科技有限公司
2北京热塑性复合材料工程技术研究所
超级电容器与新能源产业密切相关，它可以应用于各个不同的领域，如电动汽车等产业，并带动下游产业发展，近年来许多研究者都很有兴趣。本文介绍了超级电容的背景，从理论上解释了超级电容器的电化学工作原理，并从工作原理上划分了几类超级电容器电极材料，最后从电容器设计的角度介绍了国内外的研究进展。
一、超级电容器的研发背景
第一次工业革命以来，人口不断增长，全世界现代化自动化程度不断地进步和革新，能源的需求量也越来越大。然而，传统的化石能源有不断消耗殆尽的趋势。再加上数十年大量化石能源的消耗给地球环境带来了巨大影响。例如，温室气体导致全球变暖和它所引发的一系列环境问题，大量能源开采对地质环境改变造成的诸多问题，燃烧化石能源产生的粉尘导致了空气恶化。有数据显示近几年人类癌症病发率显著增加，可以断定是环境因素所引发。因此，寻找新的可再生替代能源是维持人类可持续发展的唯一途径，也成为了本世纪众多科学家研究的重点课题。
可再生能源如风能、潮汐能、太阳能、生物质能等，储能技术将可以有效地将这些可再生能源转化为可稳定输出的能源，来匹配人类对能源的需求。超级电容器，也被称为电化学电容器，提供了一个电能储存和传递的模型，和电池一样是电化学储能技术的一种。目前超级电容器已在很多小型电子设备中应用。它如果与锂离子电池结合应用在电动车中，可以大大提高现有电动车性能，如更快的启动和爬坡速度、充电更快、电池寿命更长等。
第一台超级电容器在1957年被公开，它利用典型的多孔碳作为电极活性材料。随后一种叫做电动电容器出现，它利用多孔碳在无水电解液中使用，可被充电到3V。需要注意的是，这个装置的操作原理并非电动力学，电动电容器是一个错误的命名。在1971年，研究人员认识到氧化钌的电化学特性类似电容器1。针对氧化钌的这一特性，在19751980年之间，康伟（Co
way）和他的合作者进行了大量基础工作研究，归纳出这种电容特性是以氧化钌表面氧化还原赝电容的形式表现出来的电化学特性。如今，超级电容器研究是一个热点课题，电容器的电极材料合成以及电容器的结构设计优化的论文、专著层出不穷，其应用性研究也不断增加2。
二、超级电容器的电化学原理
一个电极和其电解液界面r