超级电容器综述解析
超级电容器研究综述
一、超级电容器的发展与进步（一）概述在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。
然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。
140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。
早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。
之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。
电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。
另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。
超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。
目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。
同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。
在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。
超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。
通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。
超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。
但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。
（二）超级电容器的原理超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。
超级电容器综述
超级电容器综述超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器，是一种新型储能器件，它利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量。
超级电容器采用活性碳材料制作成多孔碳电极，同时在相对的多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别*正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别*到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层。
由于活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面积（即获得了极大的电极面积），而且电解质与多孔电极间的界面距离不到1nm（即获得了极小的介质厚度），所以这种双电层结构的超级电容器比传统的物理电容的容值要大很多，比容量可以提高100倍以上，从而使利用电容器进行大电量的储能成为可能。
目前国际上研究与发展的超级电容器可归为以下几类：●双层电容器（Double layer capacitor）由高表面碳电极在水溶液电解质（如硫酸等）或有机电解质溶液中形成的双电层电容，如图6-12.1所示。
该图还表示出一个典型双电层的形成原理，显然双电层是在电极材料（包括其空隙中）与电解质交界面两侧形成的，双电层电容量的大小取决于双电层上分离电荷的数量，因此电极材料和电解质对电容量的影响最大。
一般都采用多孔高表面积碳作为双层电容器电极材料，其比表面积可达1000－3000m2/g，比电容可达280F/g。
●赝电容器（Pseudo－capacitor）由电极表面上或者体相中的二维或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，又称法拉第准电容；典型的赝电容器是由金属氧化物，如氧化钌构成的，其比电容高达760F/g。
但由于氧化钌太贵，现已开始采用氧化钴、氧化镍和二氧化锰来取代；●混合电容器（Hybrid capacitor）由半个形成双层电容的碳电极与半个导电聚合物或其他无机化合物的表面反应或电极嵌入反应电极等构成。
超级电容器的研究
3、表面官能团
主要通过两种途径： 1）改变表面的润湿性能 2）官能团自身发生可逆的氧化还原反应 从制备高容量、耐高压、稳定性好的电容器角度 出发 , 要求活性炭材料表面的官能团有一个合适 的比例。
4、微晶结构
对超级电容器来说,中孔比例大一些比较好 中孔碳材料的方法主要有三种: 1）催化活化法 2）混合聚合物炭化法 3）模板炭化法
3、发展趋势：
• 提高性能、降低成本是超级电容器发展的主旋律。 • 从超级电容器的发展历史来看，电容器虽然能够 提供高功率，但电容器不能像电池一样提供高的 重量能量比，期望将来超级电容器能够代替电池 作为储能元件，兼具高能量和高功率的性能。 • 超级电容器是绿色环保、能源开发的重要方向之 一，它的研发必将带动整个电子产业及相关行业 的发展，目前国内超级电容器的开发生产刚刚起 步，具有广阔的发展空间。
双电层原理示意图
2. 性能特点
—介于电池和物理电容器之间
性 能 铅酸电池 1-5小时 超级电容器 0.3-若干秒 普通电容器 10-3—10-6秒
充电时间
放电时间
比能Wh/kg 循环寿命 比功率W/kg 充放电效率
0.3-3小时
30- 40 300 < 300 0.7-0.85
0.3-若干秒
1- 20 >10000 >1000 0.85-0.98
2) 赝电容型超级电容器
(1) 金属氧化物材料 • 贵金属氧化物材料 —RuO2：无定型RuO2拥有更高 的电导率，更高的比电容，更高的电化学可逆性。 • 替代RuO2的廉价金属氧化物材料—MnO2和NiO。
(2) 导电聚合物材料 聚苯胺(PANI)、聚吡 (PPy)和聚噻吩(PTh) 他们的一些相关衍生 物。 优点： 价格低廉、对环境友 好、高导电率、高度 可逆以及活性可控。
超级电容器研究综述
一、超级电容器的发展与进步（一）概述在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。
然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。
140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。
早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。
之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。
电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。
另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。
超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。
目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。
同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。
在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。
超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。
通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。
超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。
但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。
（二）超级电容器的原理超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone 图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。
超级电容器综述
超级电容器综述超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。
它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。
超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。
众所周知,插入电解质溶液中的金属电极表面与液面两侧会出现符号相反的过剩电荷,从而使相间产生电位差。
那么,如果在电解液中同时插入两个电极,并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压,这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动,并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层,即双电层,它所形成的双电层和传统电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似,从而产生电容效应,紧密的双电层近似于平板电容器,但是,由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离更小得多,因而具有比普通电容器更大的容量。
双电层电容器与铝电解电容器相比内阻较大,因此,可在无负载电阻情况下直接充电,如果出现过电压充电的情况,双电层电容器将会开路而不致损坏器件,这一特点与铝电解电容器的过电压击穿不同。
同时,双电层电容器与可充电电池相比,可进行不限流充电,且充电次数可达10^6次以上,因此双电层电容不但具有电容的特性,同时也具有电池特性,是一种介于电池和电容之间的新型特殊元器件。
由于石油资源日趋短缺,并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市),人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。
超级电容器简介
3．非常短的充电时间，在0.1-30s即可完成。
4．解决了贮能设备高比功率和高比能量输出之间的矛盾， 将它与蓄电池组合起来，就会成为一个兼有高比功率输出的贮 能系统。
5．贮能寿命极长，其贮存寿命几乎可以是无限的。
6．高可靠性。
四、超级电容器技术及电极材料的进展
电压、能量密度高
按照电解液分,分为水溶液电解液超级电容器和有机电解液超级电容器。
根据结构分为对称型电容器(SymmetricCapacitor)和混合型超级电容器(Hybrid Capacitor)。
三、超级电容器的性能特点——介于电池与物理电容器
之间
优点
1. 高功率密度，输出功率密度高达数KW/kg，一般蓄电池的 数十倍。
氧化还原赝电容即法拉第赝电容是指活性电极材料发生氧化还原反应表现出 来的电容特性,主要包括过渡金属氧化物和导电聚合物。
双电层电容器存储的电荷与它的电容和电压相关 Q=CV，电容和电压是独 立的，但取决于电极的表面积，双电层的厚度和电解液的介质常数。根据 双电层电容器所需设备的性能或是使用的电解液选择电极材料。活性炭是 双电层电容器传统的电极材料
双电层原理示意图
充电时,外电源使电容器正负极分别带正电和负电,而电解液中的正负离子分别移动到电 极表面附近,形成双电层,整个双电层电容器实际上是两个单双电层电容器的串联装置。
双电层电容器充电状态电位分布曲线
Profile of the potential across electrochemical double layer capacitor in the charged condition
双电层电容器的储能机理本质上与静电容器一致,其依靠材料表面电子和溶液中等量 离子在电极材料/电解液界面的分离储存电量。通常电极材料采用高比表面积炭材料, 具有较高的比表面积(高达2000 m2 /g),远大于电解电容器电极的比表面积,
超级电容器原理及电特性
超级电容器原理及电特性超级电容器（Supercapacitor）是一种高能量密度和高功率密度的电子储存设备，也被称为超级电容器或电化学电容器。
它是一种介于传统电容器和化学电池之间的电子器件，具有高容量和高电流输出的特性，在能量存储和释放方面相比传统的电池具有很大的优势。
超级电容器的原理是基于电荷在电解质中的吸附原理，它由两个带有相互交替排列的互连电极和电解质组成。
电极通常由活性材料制成，如活性炭、过渡金属氧化物、活性金属等。
电容器的两个电极中，一个电极带正电，一个带负电，当电解质通过电极时，正极会吸引负电荷，而负极则会吸引正电荷，从而形成了一个电荷分离的状态，储存着电能。
超级电容器与传统电容器的最大区别在于其电解质的性质。
超级电容器使用的电解质是有机盐溶液或聚合物溶液，相比之下，传统电容器使用的是固体或液体介质。
由于电解质的存在，超级电容器具有较高的离子导电性，使其能够在短时间内获得较大的充电和放电电流，从而实现高功率输出。
超级电容器的电特性主要包括容量、电压和内电阻。
容量是用来衡量超级电容器储存电能的大小，单位通常是法拉（F）。
对比传统电容器，超级电容器的容量通常要大得多，可以达到几千法拉甚至更高。
电压是电容器的工作电压范围，超级电容器的电压一般在1.2-2.7伏之间。
内电阻是超级电容器放电时的阻抗，也称为超级电容器的等效串联电阻。
内电阻较低则能够提供更大的电流输出。
超级电容器具有很多优点。
首先，它具有很高的循环寿命和快速充放电特性。
传统电池在充放电过程中会有能量损失，导致其循环寿命较短，而超级电容器可以进行数万次的充放电循环而不损失能量。
其次，超级电容器具有很高的功率密度，能够在短时间内释放出大量电能，因此在需要高功率输出的场合具有很大的优势。
此外，超级电容器具有良好的可靠性和环保性，不含重金属等有害物质，对环境友好。
然而，超级电容器的能量密度还不如传统电池高。
虽然超级电容器的容量较大，但其能量存储量仍然不及化学电池，这限制了其在一些应用中的使用。
超级电容器原理介绍及实验分析
五、结果与分析1、实验过程总结与知识点查阅○1超级电容器的结构：[1]超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。
本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理分为双电层电容器和赝电容器双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。
在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。
在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。
同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。
整个超级电容器相当于两个电容器串联。
循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。
在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。
循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。
从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。
而在本实验中运用循环伏安法，在得到CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
超级电容器的原理与应用
超级电容器的原理与应用超级电容器，又称为超级电容、超级电容放电器，是一种新型电化学器件，它具有比传统电容器更高的电容量和能量密度，以及更高的功率密度。
这种电化学器件在现代电子设备、交通工具、能源储存系统等领域有着重要的应用。
本文将从超级电容器的原理、结构、特点以及应用领域等方面进行介绍。
一、超级电容器的原理超级电容器的工作原理基于电荷的吸附和离子在电解质中的迁移。
其正极和负极均采用多孔的活性碳材料，两者之间的电解质是导电液体。
当加上电压时，正负极之间形成两层电荷分布，即电荷层，进而形成电场。
电荷的吸附和电子的迁移使得电容器储存电能。
二、超级电容器的结构超级电容器的主要结构包括两块活性碳电极、电解质和两块集流体。
活性碳电极是超级电容器的核心部件，通过高度多孔的结构使得电极表面积大大增加，从而增加电容器的电容量。
电解质则起着导电和电荷传递的作用，而集流体则是用于导电的金属片或碳素片。
三、超级电容器的特点1.高功率密度：超级电容器具有较高的功率密度，能够在短时间内释放大量电能。
2.长循环寿命：相比于锂离子电池等储能装置，超级电容器具有更长的循环寿命。
3.快速充放电：超级电容器具有快速的充放电速度，适用于需要频繁充放电的场景。
4.环保节能：超级电容器不含有有害物质，具有较高的能源利用效率。
四、超级电容器的应用1.汽车启动系统：超级电容器作为汽车启动系统的辅助储能装置，能够有效提高发动机启动速度，降低能源消耗。
2.再生制动系统：超级电容器在电动汽车的再生制动系统中起到储能和释放能量的作用，提高能源回收效率。
3.电网能量储存：超级电容器可用作电网能量的储存装置，用于平衡电力需求与供给之间的波动。
4.工业自动化设备：超级电容器在工业自动化领域中广泛应用，用于缓冲电源波动和提供紧急供电。
5.医疗设备：超级电容器可用于医疗设备的储能，确保设备持续稳定运行。
结语超级电容器以其高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点在各个领域发挥着重要作用，为现代社会的能源存储和利用提供了新的技术解决方案。
超级电容器研究报告
超级电容器研究报告超级电容器是一种新型的电容器，它具有高能量密度、长循环寿命、高功率密度和快速充放电速度等优点，因此在能量存储领域具有广泛的应用前景。
本文将对超级电容器的研究进展进行综述，并重点讨论其结构设计和电化学性能。
首先，超级电容器的结构设计是实现高能量密度和高功率密度的关键。
常见的超级电容器结构包括电双层电容器（EDLC）、赝电容器以及混合型电容器。
电双层电容器以电解质溶液为介质，在正负极之间形成两层电容层，通常采用活性碳或其他复合材料作为电极材料。
赝电容器利用电化学反应的产物在电极表面形成高表面积氧化物膜，从而增加电容。
混合型电容器结合了电双层电容器和赝电容器的优点，通过选取合适的电解质和电极材料来调控其性能。
其次，超级电容器的电化学性能是评价其优劣的重要标准。
典型的电化学性能包括电容、循环寿命、内阻以及充放电速度等。
电容是超级电容器存储能量的能力，常常通过比电容（F/g）来表示，较高的比电容意味着更多的能量存储。
循环寿命是指超级电容器在多次充放电循环过程中维持良好性能的能力，一般来说，超级电容器应具有较长的循环寿命。
内阻是超级电容器充放电过程中能量损耗的主要原因之一，过高的内阻会导致能量转化效率低下。
充放电速度是超级电容器响应时间的重要指标，快速充放电速度有助于提高能量存储效率。
目前，超级电容器的研究主要集中在材料的开发和结构设计上。
对于电极材料的开发，一方面，需要寻找具有高比表面积和可调控孔隙结构的材料，以增加电容；另一方面，需要寻找具有良好电导性和高的电化学活性的材料，以提高充放电速度。
对于电解质的优化，需要寻找具有较高离子电导率和良好化学稳定性的电解质。
此外，结构设计也是提高超级电容器性能的重要途径，例如引入新的纳米结构、支撑材料等。
总之，超级电容器作为一种新型的高能量密度储能装置，在能源领域具有巨大的应用潜力。
未来的研究将集中在材料的开发、结构设计的优化以及性能的改进上，以进一步提升超级电容器的性能，并推动其广泛应用。
超级电容器介绍
超级电容器介绍第一篇：超级电容器介绍超级电容器/法拉电容介绍五超级电容器类型简介超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。
按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器：双电层型超级电容器，包括1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。
2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。
3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。
4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。
以上电极材料可以制成：1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。
2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。
赝电容型超级电容器：包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。
这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。
按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型：水性电解质，包括以下几类1.酸性电解质，多采用36％的H2SO4水溶液作为电解质。
2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。
3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。
有机电解质通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。
超级电容器文献综述
高比能量水基电解质炭基超级电容器的研究文献综述一、课题背景和意义超级电容器(Supercapacitor)，又称超大容量电容器(Ultracapacitor)或电化学电容器(Electrochemical capacitor)，是一种重要的电化学能量存储与转换装置[1-3]。
从双电层理论的提出到超级电容器的问世，经历了很长一段历史。
20世纪50年代末，Becke申请了双电层电容器的专利，超级电容器的研究才取得实质性进展[1]。
1971年，日本NEC公司成功制备了第一个商用超级电容器[4]。
在七八十年代，Conway和他的合作者利用赝电容电极材料RuO2制备了性能更加优异的超级电容器[5]。
美国政府在1989 年制定了超级电容器领域的短期和中长期研究计划项目，更是加速推动了超级电容器产业的发展。
2007年，《Discovery》将超级电容器列为2006年世界七大技术发现之一，认为其是能量储存领域的一项革命性发展，并将在某些重要领域替代传统能量存储装置。
至此，超级电容器已得到各界的广泛关注和认可，并成为全球新型储能器件的一个研究热点[3, 6-11]。
作为一种新型的储能器件，超级电容器具有众多优点，图1.1是其与电池和普通电容的对比情况。
对比结果显示与电池相比，超级电容器具有较低的能量密度，但是其功率密度较高；与普通电容相比，超级电容器具有较低的功率密度，但是其能量密度较高。
图1.1不同储能器件对比二、超级电容器的组成和工作原理2.1超级电容器的组成超级电容器是一种重要的电化学能量存储装置，其结构示意图如图2.1所示。
超级电容器的主要构件为对称的双电极、防止电极接触短路的隔膜、电解质和电极材料基底-集流体。
图2.1超级电容器的构成图示2.2工作原理基于超级电容器的不同构成材料及工作原理，可将其分为三类：(l)电化学双电层电容器(Electrochemical Double Layer capacitor，EDLC)；(2)法拉第赝电容器(Faradic Pseudocapacitor，FPC)；(3) 混合杂化型电容器(Hybrid Supercapacitor，HSC)。
iec 超级电容-概述说明以及解释
iec 超级电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述超级电容（Super Capacitor）是一种新型的能量存储装置，它介于传统电容和化学电池之间。
相对于传统电容器，超级电容具有更高的能量密度和更大的功率密度，可以在短时间内快速充放电。
与传统化学电池相比，超级电容具有更长的循环寿命和更高的可靠性。
超级电容器的工作原理是通过在两个电极之间形成一个电介质，来存储电荷。
与传统电容器不同的是，超级电容器使用高表面积的电极材料，如活性炭或金属氧化物，来增加存储电荷的能力。
同时，电介质的选择也非常重要，它需要具有较高的介电常数和低电阻，以便快速存储和释放电荷。
超级电容器在多个领域都有广泛的应用。
在电动车领域，超级电容器可以用作辅助能量源，提供高效稳定的瞬时功率输出，以增加车辆的加速性能和能量回收效率。
在可再生能源领域，超级电容器可以作为储能设备，平衡能量的供需差异。
此外，超级电容器还被广泛应用于电子设备、电网稳定、医疗器械等领域。
尽管超级电容器具有很多优势，如高速充放电、长循环寿命和可靠性，但也存在一些局限性。
首先，超级电容器的能量密度较低，无法与化学电池相比。
其次，超级电容器的成本较高，限制了其大规模商业应用。
此外，超级电容器的稳定性和耐高温性还需要进一步改进。
总结而言，超级电容作为一种新兴的能量存储装置，具有重要的应用前景。
随着技术的不断创新和进步，超级电容器的能量密度和成本将不断提高，其在电动交通、可再生能源和其他领域的应用将会进一步扩大。
因此，超级电容器在能源存储领域的发展有着巨大的潜力。
文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织和结构进行说明。
下面是一个可能的编写示例：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述：1.引言：概述超级电容的定义、原理和应用背景，介绍文章的目的。
2.正文：2.1 超级电容的定义和原理：详细介绍超级电容的基本概念、组成结构和工作原理。
将对超级电容与传统电容的区别进行分析，并阐述其高能量密度和长寿命的特点。
超级电容器材料综述
超级电容器是一种新型的储能装置，具备充放电快、效率高、稳定性好等优点，是一种清洁的绿色能源,是21 世纪的新型绿色能源。
超级电容器有很大的市场潜力.通过对超级电容器电极材料进行研究，发现多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能的影响。
目前，用于超级电容器的电极材料主要是碳材料，市场上主要是活性炭材料，因为活性炭的成本较低,且活性炭具有很高的比表面积,这是超级电容器电极材料所必须具备的特点。
但是,活性炭的导电性一般，微观结构主要以微孔形式存在，因此在电解液中会有很大的电阻，电解液浸透电极的过程会比较慢，在存储和传输电荷的时候也会比较慢,但是它的成本低，基本可以满足市场的要求,因此被作为市场上电容器的主要材料，其它的碳材料有比活性炭更优越的性能，但是成本较高，所以没有被用作商业化。
因此，寻找性能好，成本低的电极材料是当前超级电容器领域的主要研究方向,从而制备出性能优越，成本低，能够广泛应用于市场的超级电容器，具有重大意义。
目前用于研究超级电容器电极材料的碳材料主要有活性炭、炭气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、石墨烯、碳纤维以及碳/碳复合材料。
碳材料原料低廉，表面积大，适合大规模生产。
但是单纯不加修饰碳电极材料没有很高的比电容，还需要对其进行改性等研究.1、活性炭材料对于活性炭材料，不同的处理方法，会得到不同比表面积的活性炭,一般表面积可以高达1000～3000m2/g，而且具有不同的空隙，孔径范围宽，生产工艺简单，成本低廉，可以从沥青、植物硬壳、石油焦、橡胶等各种原材料中得来。
是一种已经商品化的超级电容器电极材料。
活性炭材料的活化方法多种多样，可以分为物理活化和化学活化两种。
2、炭气凝胶电极材料炭气凝胶是一种交联结构的网状的碳材料有多孔性，导电性好，表面积大,孔隙率高，孔径分布广,是唯一可以导电的气凝胶，电导率高。
密度跨度大，孔隙率好,而且质量较轻，属于非晶态的纳米碳材料,同时，在制备的时候,可以通过调节工艺参数控制其孔径分布和微粒尺度.3、碳纳米管碳纳米管这是一种有类似石墨的六边形组成的碳材料，微观上看两端封闭的多层的管子，直径有几十纳米，层间距要比石墨层间距稍大。
超级电容器的现状及发展趋势综述
文献综述超级电容器的现状及发展趋势目录1 前言2 超级电容器发展现状3 超级电容的特点4 超级电容器电压均衡技术解决方案5 超级电容器的发展趋势与展望6 小结21.前言随着化石能源资源的日益匮乏和人们强烈的环保意识，有力地促进了太阳能和风能等可再生能源的发展。
但太阳能、风能具有波动性和间歇性，需要有效的储能装置保证其能够稳定的在电网中并网工作。
同时，电动汽车产业的快速发展也迫切需要发展低沉本、环境友好、能量密度高的储能装置。
超级电容器也叫做双电层电容器是一种具有高能量密度的新型储能元器件，它可提供大功率并具有超长寿命，是一种兼备电容和电池特性的新型元件，在混合动力电动车、脉冲电源系统和应急电源等领域具有广泛的应用前景。
而对于大功率系统来说，由于超级电容单体的电压值和能量都比较低，不能满足应用系统功率、放电时间及电压要求。
为满足实际应用工况的电压需求，需将多个单体串并联以提高储能模块的工作电压，单体电容器参数的分散性是制约超级电容器模块寿命和可靠性的主要因素。
然而市面上同一型号规格的超级电容器在电压、内阻、容量等参数上存在着不一致，并且在超级电容器使用过程中，工作环境不同以及电压不均匀的积累又加剧了超级电容器的参数不一致性。
这种离散性极易造成超级电容的过充或过放，从而影响系统的使用寿命和可靠性。
因此，研究和实现超级电容器的电压均衡对于提高超级电容器的整体性能是十分必要和关键的技术。
基于此本文将主要对超级电容器的发展现状、优缺点、电压均衡方法及未来的发展趋势进行阐述。
2.发展现状超级电容器利用双电层原理直接存储电能，其容量可达数万法拉，是介于蓄电池和传统电容器之间的一种新型储能装置。
超级电容器储存的能量E=25.0V C ⨯⨯，与容量C 和工作电压V 的平方成正比，具有较大的比电容、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保的特点。
同时，与化学电源相比较，超级电容具有跟高的比功率，能够在短时间内释放化学电源所难达到的大电流，这一性质很好带地满足了某些电设备对瞬时大电流的需求，具有很大的发展潜能。
超级电容器综述解析
电子技术查新训练文献综述报告题目超级电容器技术综述学号3130434055班级微电132学生赵思哲指导教师杨莺2014 年超级电容器技术综述摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。
超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。
作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。
本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。
关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。
A Review of the technology of super capacitorAbstract：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application。
But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually，The super capacitor emerges with the tide of the times。
The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise.Key Words：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend .引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。
超级电容器研究报告
超级电容器研究报告
超级电容器是一种新型的能量存储设备，具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点。
本文通过研究超级电容器的工作原理、材料选择和应用前景等方面，对其进行了综合评述。
首先，超级电容器是一种双电层电容器，其工作原理是利用电解液中的正负离子在电极表面形成双电层，将电能以电场能的形式存储。
与传统电池不同，超级电容器的能量存储是基于电场的吸附和解吸，因此具有高功率密度和快速充放电的特点。
其次，超级电容器的材料选择对其性能有着重要影响。
常见的电极材料包括活性炭、金属氧化物和导电聚合物等。
活性炭具有高比表面积和良好的电导性能，适用于高功率应用；金属氧化物具有较高的比容量和能量密度，适用于高能量应用；导电聚合物具有优异的电导率和化学稳定性，可提高超级电容器的循环寿命。
最后，超级电容器具有广泛的应用前景。
在电动车、电动工具和可再生能源等领域，超级电容器可以充当辅助储能装置，提供额外的功率输出和动力支持。
此外，超级电容器还可以应用于电子产品、航天航空和智能电网等领域，提供快速充电、长寿命和可靠性能。
总结起来，超级电容器是一种具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点的新型能量存储设备。
通过深入研究其工作原理、材料选择和应用前景，可以进一步提高超级电容器的性能，推动其在各个领域的广泛应用。
超级电容器的原理和特点
超级电容器的原理和特点一、超级电容器的原理超级电容器的工作原理是基于电荷在电解质中的吸附和解吸附机制。
其结构由正负两个电极和之间的电解质组成。
其中，正负两个电极间通过电解质产生的电场会引起电解质中的正负离子在电极表面上的吸附和解吸附。
当电容器充电时，正极电极表面吸附负离子，负极电极表面吸附正离子，这相当于电容器储存了电荷。
当电容器放电时，负极电极表面的负离子和正极电极表面的正离子解吸附，电荷释放。
二、超级电容器的特点1.高储能密度：相比于传统电容器和储能器件，超级电容器具有高储能密度的优势。
这是因为超级电容器采用了特殊的电极材料和电解质，提供了更大的电极表面积，从而能够储存更多电荷。
2.快速充放电：超级电容器具有快速充放电的特点，充电时间通常可以达到几秒至几分钟，而传统电池通常需要几个小时。
这是因为超级电容器可以利用其高电导率将电荷迅速传递到电极表面，从而实现快速充放电。
3.长寿命和可靠性：由于超级电容器不涉及化学反应，因此其使用寿命远远超过传统电池。
此外，由于超级电容器的电化学反应可逆，因此超级电容器可以进行数百万次的充放电循环，而不会降低其性能。
4.宽温度范围：超级电容器能够在极端温度下正常工作，在-40℃至70℃的温度范围内，其性能基本保持不变。
这种特点使得超级电容器在一些特殊工况下的应用得以实现。
5.环境友好：超级电容器不使用有害的化学物质，不产生有毒废弃物，具有较低的环境污染风险。
与传统电池相比，超级电容器更加环保。
6.可充电性：与传统的干电池相比，超级电容器具有可充电性。
这意味着超级电容器可以通过外部电源进行充电，并能够进行多次循环充放电。
总结：超级电容器具有高储能密度、快速充放电、长寿命和可靠性、宽温度范围、环境友好、可充电性等特点。
这些特点使得超级电容器在一些领域具有广泛的应用前景，如电动车、智能电网、可再生能源储能等领域。
随着科学技术的发展，超级电容器的性能将会更加优化，其应用范围也将进一步拓展。
新能源材料超级电容器
新能源材料超级电容器超级电容器是一种重要的新能源材料，具有很大的应用潜力。
它能够在瞬时释放出高电能，并且具有长寿命、高能量密度和高功率密度的特点，被广泛应用于能源储存、电动汽车、可再生能源等领域。
本文将对超级电容器的原理、材料和应用进行详细介绍。
超级电容器的原理是基于双电层和纳米孔隙的电化学现象。
电容器由两个电极和电解质组成，当外加电压施加在电极上时，电解质中的离子会从正极移动到负极，并在电极表面形成双电层。
双电层可以存储大量的电荷，从而实现电能的储存。
与传统的电池不同，超级电容器的电能是以电场形式存储的，因此具有快充、快放电的优势。
超级电容器的材料主要包括电极材料和电解质材料。
电极材料通常分为碳基材料和金属氧化物材料两大类。
碳基材料包括活性炭、石墨烯等，具有高比表面积和良好的导电性，能够提供大量的电极表面积，从而增加储能能力。
金属氧化物材料包括二氧化锰、二氧化钛等，具有高的氧化还原能力和电化学活性，能够提供高能量密度和高功率密度。
电解质材料主要是离子导体，常用的有有机溶剂和聚合物。
超级电容器在能源储存领域具有广泛的应用。
由于其快速充放电特性，可以应对电网负荷不平衡、储能系统的高功率需求和频繁充放电的要求，被广泛应用于电网调峰、智能电网和可再生能源的储能系统中。
此外，超级电容器也可以作为电动汽车的辅助能源储存装置，提供瞬时高功率输出，增加汽车的加速性能和行驶里程。
超级电容器还可以应用于航天航空、军事和电子设备等领域。
然而，超级电容器在一些方面还存在一些挑战。
首先，电极材料的特性和制备工艺对超级电容器的性能有很大的影响，目前如何实现高能量密度和高功率密度的平衡仍然是一个难题。
其次，电解质材料的选择和性能也是超级电容器研究的重要方面，如何提高电解质的离子导电性和化学稳定性也是一个值得研究的问题。
此外，超级电容器在使用寿命、成本和环境友好性等方面还需要进一步改进。
总结起来，超级电容器是一种重要的新能源材料，具有很大的应用潜力。
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电子技术查新训练文献综述报告题目超级电容器技术综述学号3130434055班级微电132学生赵思哲指导教师杨莺2014 年超级电容器技术综述摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。
超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。
作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。
本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。
关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。
A Review of the technology of super capacitorAbstract：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application。
But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually，The super capacitor emerges with the tide of the times。
The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise.Key Words：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend .引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。
超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。
目前，用于超级电容器的电极材料主要是炭材料，由于一些炭材料比如氧化锰低价高能，所以受到很多科学家的青睐。
超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。
超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。
就目前的国际形势来看，超级电容器有着很大的应用前景。
1超级电容器概述1.1超级电容器的定义及特点超级电容器是一种介于普通电容器和化学电池之间的储能器件,兼具两者的优点, 如功率密度高、能量密度高、循环寿命长、可快速充放电,并具有瞬时大电流放电和对环境无污染等特性.它涉及材料、能源、化学、电子器件等多个学科,成为交叉学科研究的热点之一. 作为一种绿色环保、性能优异的新型储能器件, 超级电容器在众多的领域有广泛的应用,包括国防、军工,以及电动汽车、电脑、移动通信等民用领域,因而受到了世界各国, 尤其是发达国家的高度重视。
[1]表1为各钟元件储能性能：[2]表1 各储能系统的性能比较1.2超级电容器的历史发展双电层电容器是建立在双电层理论基础之上的. 1879年 Hemlholz发现了电化学界面的双电层电容性质; 1957年, Becker申请了第一个由高比表面积活性炭作电极材料的电化学电容器方面的专利;1962年标准石油公司生产了一种6V的以活性碳 (AC)作为电极材料, 以硫酸水溶液作为电解质的超级电容器.1979年NEC公司开始生产超级电容器,开始了电化学电容器的大规商业应用;在超级电容器的产业化上,最早1980年 NEC /Tokin与 1987年松下三菱的产品. 到 20世纪90年代, Econd和 EL IT推出了适合于大功率启动动力场合的电化学电容器. 如今, Panasonic、NEC、EPCOS、Maxwell、Powerstor、Evans,SAFT, NESS等公司在超级电容器方面的研究均非常活跃.[3]目前美国、日本、俄罗斯的产品几乎占据了整个超级电容器市场，各个国家的超级电容量器产品在功率、容量、价格等方面都自己的特点和优势.与国外相比, 我国超级电容器的研究起步晚, 目前国内研制超级电容器企业有天津力神公司、上海奥威科技开发有限公司、北京集星联合电子科技有限公司等.国内研发和生产的超级电容器主要用于民用, 如各种动交通工具的辅助电源、UPS系统、电磁开关. 天津力神公司与美国 Maxwell公司合作, 产品性能达到国内领先; 上海奥威科技开发有限公司以开发超级电容器电动汽车为研发目标, 并将上海 11路公共汽车定为超级电容电动车的示范线, 开始了商业化运营, 北京集星联合电子产品主要以卷绕型活性炭纤维布作电极, 生产高电压和高容量的有机超级电容器.[4]这一产品不断地得到市场的认知, 市场的拓展也在成几何倍数增长。
2.超级电容器的电极材料2.1超级电容器的电极材料电极材料是超级电容器的关键，它决定着超级电容器的主要性能指标.[5]科学家们对各种具有特定属性的材料已进行了研究，探讨超级电容器的潜力和适用性先进的超级电容器具有高容量的性能，如碳基材料、过渡金属氧化物和导电聚合物。
[6]2.1.1炭材料多孔炭材料比电容高，循环寿命长，且资源丰富、结构多样、成本适中，是超级电容器领域最为活跃的研究方向.如表2。
表2 各种炭材料和期前驱的关系[10]a 活性炭（AC）通过不同工艺炭化、活化制备的 AC 有很高的比表面积（1000～3000 m2/g），高的孔隙率，生产工艺简单且价格低廉，一直受到人们的青睐，是目前已经商品化的电极材料之一。
b 活性炭纤维（ACF)活性炭纤维（ACF）是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料，高比表面积的活性炭纤维布是已商品化的电极材料之一。
ACF 的制备一般是将有机前驱体纤维在低温（200～400 ℃）下进行稳定化处理，随后进行炭化活化（700～1000 ℃）。
ACF 具有比表面积高、孔径分布窄、导电性好及比电容高的特点。
如图1.（a）（b）吸脱附等温线（a）和孔径分布曲线(b)[5]图1 ACF的N2C 碳纳米管（CNTs）碳纳米管（CNTs）由于具有化学稳定性好、比表面积大、导电性好和密度小等优点，是很有前景的超级电容器电极材料。
d 炭气凝胶（CAGs）炭气凝胶（CAGs）是唯一具有导电性的气凝胶,具有导电性好、比表面积大、密度变化范围广等特点，且轻质、多孔、非晶态、块体纳米炭材料，其连续的三维网络结构可在纳米尺度控制和剪裁。
它的孔隙率高达 80%～98％，典型的孔隙尺寸小于 50 nm，网络胶体颗粒直径 3～20 nm，比表面积高达 600～ 1100 m2/g，是制备双电层电容器理想的电极材料[8]2.1.2过渡金属氧化物金属氧化物电极在超级电容器中产生的法拉第准电容 (赝电容 )比碳材料电极表面的双电层电容要大很多。
法拉第准电容是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上, 电活性物质进行欠电位沉积, 发生高度可逆的化学吸脱附或氧化还原反应。
因为在金属氧化物电极上发生快速可逆的电极反应, 而且该电极反应能深入到电极内部, 因此能量存储于三维空间中, 提高了能量密度。
[9]为电极, 以硫酸为电解液, 其电化学过程可表示如公式1.[7]举例：以RuO22.1.3 导电聚合物电极材料以导电聚合物作为超级电容器的电极材料, 主要是利用其掺杂去掺杂电荷的能力。
其贮能机理是:通过电极上聚合物中发生快速可逆的n型、p型元素掺杂和去掺杂氧化还原反应, 使聚合物达到很高的贮存电荷密度, 从而产生很高的法拉第准电容。
[10]2.2超级电容器的电极材料展望超级电容器是继锂离子电池之后又一极具广泛应用潜力的新型储能器件，具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。
电极材料是制约超级电容器发展的关键因素之一。
对当前单一电极材料存在诸如多孔炭材料能量密度及功率密度低、贵金属氧化物价格高、导电聚合物稳定性差等不足之处，大力开发复合电极材料（如多孔炭／金属氧化物复合材料、多孔炭／导电聚合物复合材料等）已成为超级电容器电极材料领域的研究重点。
复合电极材料的研发不仅能够实现材料性能和成本的合理平衡，而且有利于改善超级电容器的综合性能，加快其工业化应用进程。
[11]3.超级电容器的储能机理如今，超级电容器储存的能量在运输系统中被使用。
比如在中地铁网络系统，列车的加速和刹车需要使用多的能量。
使用超级电容器就是来存储制动能量的一种方法.[12] 3.1超级电容器的储能机理根据存储电能的机理不同，超级电容器可分为双电层电容器（Electric double layer capacitor, EDLC）和赝电容器(Pesudocapacitor)。