目的及意义

在当今的时代下，人们对于能源的使用已经达到了一定的规模，而电能是其中一种发展和应用比较普遍和广泛的能源，通过一定的途径可以很方便的转换成其他形式的能量，已经成为人类社会不可或缺的一种能源形式，而电池和电容器就是两种用于电能转换和储存的装置，电池和电容器相比，充电和放电速率较小且不能提供较大的高能脉冲，而电容器则具有良好的均匀性、高负载、高温、储存寿命长和循环寿命长等优点。超级电容器作为一种高功率形式的能源储存装置，它的发展和研究具备了较大的研究和市场应用价值^[1]。具有高比表面积的碳材料对于电化学能量储存至关重要^[2]。

超级电容器的两大组成部分是电极和电解液。而电极材料的选择是影响超级电容器性能的关键，同时电容器也可以通过储能方式的不同分为双电层电容器和赝电容器。双电层电容器优点为高的功率密度、良好的循环寿命、比功率高、安全性能高、放电率高等^[3]。法拉第电容器和双电层电容器相比，其缺点是循环稳定性比较差^[4]。

超级电容器的优点在于它的效率高，充放电速率比较快，但它的缺点也存在，提高超级电容器的能量密度有两个方向，其一是提高超级电容器电极材料的比电容值，其二是增大工作电压，其中电极材料的研究备受关注。

目前常用的超级电容器的电极有金属氧化物电极、多孔碳电极和导电聚合物电极。

（1）多孔碳材料

首先决定超级电容器容量的重要因素是多孔碳材料的比表面积，从理论上来讲，碳材料的比表面积越大，其电容器的容量也就越大。AG Pandolfo ^[5]介绍了在超级电容器中多孔碳材料的应用和电化学性质。现状下具备以上条件的炭基材料有碳纳米管、碳纳米管球^[6]、活性炭纤维、碳气凝胶、石墨烯^[7]。

1. 金属氧化物电极

   金属氧化物作为超级电容器电极材料的一种，其法拉第准电容远大于多孔碳材料的双电层电容，吸引了大批学者的研究。闪星^[8]等人通过用KMnO₄氧化MnSO₄得到纳米层次的水合物MnO₂粉末，并将其作为电极活性物质。Lee^[9]等人在一定的温度下用KMnO₄ 分解K_xMnO_{2 y}·zH₂O做成电极，在2mol/L的KCl ，PH为10.6的电解液中电容量达到240F/g。

2. 导电聚合物

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