水热法制备纳米复合金属氧化物的工艺研究(4)
1.3.2 超级电容器的应用
目前，超级电容器凭借强大的储存容量及存储性能，在许多大中小型设备中得到了普
遍运用，且涉及到的行业较为广泛。具体运用在：真空开关、仪器仪表、数码相机等微小
电流供电的后备电源；太阳能产品以及小型充电产品的充电电池。由于超级电容器的功能
优势显著，在使用时可适当添加辅助元件以优化电容器结构，从而进一步增强了超级电容
器的结构性能。
虽然目前超级电容离真正走向大众化还有很长的路， 但是可以看到超级电容器正逐渐
步入成熟期，市场也越来越大，有越来越多的公司聚焦到生产超级电容器上。通过超级电
容器应用的电流等级不同，其应用范围可划分如下：①应用在100μA以下的，主要作为记
忆体的后备电源；②应用在100～500μA 之间的，主要作为主供电的后备电源；③应用在
500μA～50mA之间的，主要用作电压补偿；④应用在50mA～1A之间的，主要作为小型设
备主电源；⑤应用在1～50A之间的，主要提供大电流瞬时放电；⑥应用在50A以上的，主
要是提供超大电流放电。
1.4 超级电容器用金属氧化物的电极材料
1.4.1 金属氧化物型电极材料
金属氧化物在电极/溶液界面反应所产生的法拉第赝（准）电容要远大于多孔炭材料
的双电层电容，因此备受关注。B．E．Conway等[4]
首先发现氧化钌(RuO2)具有赝电容特
性。RuO2的形态结构对比电容的影响很大，晶体RuO2的理论充电密度可达1450 C/g，平均
比电容约为1036F/g，但实际获得的比电容远远低于理论估算值。J．P．Zheng等[5]
采用溶
胶－凝胶法制得的无定形RuO2· xH2O超级电容器电极材料， 比电容可达768 F/g。 B． O． Park
等[6]
研究了采用阴极电沉积法制备RuO2薄膜电极材料， 结果表明RuO2薄膜电极材料的比电
容与薄膜厚度有关，当薄膜厚度为0.0014g/cm2
时，其比电容最大可达788 F/g。Chang等[7]
采用溶胶－凝胶法制备水合氧化钌，发现水热条件下制得的水合氧化钌含有更多的结晶
水，有利于提高电极材料的电化学性能。T．P．Gujar等[8]
采用喷射沉积法制得非晶相RuO2
薄膜电极材料，在5mV/s及125mV/s的扫描速率下，其比电容分别高达551F/g、450F/g。
V．D．Patake等[9]
从RuCl3溶液中制备出多孔RuO2薄膜电极材料，在0.5mol/L H2SO4电解液
中，其最大比电容可达650F/g。自从B．E．Conway提出廉价金属氧化物（如CoOx、NiO、
MnOx等）有着与RuO2·xH2O相似的赝电容特性后，国内外学者在这方面开展了大量的研究
工作。S．L．Chou等[10]
通过电化学沉积法在镍片上形成具有桃状结构的纳米级γ－MnO2
薄膜，该薄膜在Na2SO4电解液中表现出良好的电容特性。J．Li等[11]
通过化学共沉淀法合
成MnO2·xH2O与炭气凝胶复合超级电容器电极材料，经过400次循环充放电，其比容量仍
可保持在90%以上。D．D．Zhao等[12]
以Ni(OH)2为原料，通过模板电沉积法制备出富含有
序中孔的NiO膜电极材料，其比电容最高可达590F/g。王虹等[13]
以偏钒酸铵为反应原料，
采用液相沉淀法制备出不定形V2O5电极材料。曾俊等[14]
将活性炭用Ni(NO3)2及Co(NO3)2
溶液浸渍后进行高温热解处理，制得具有显著赝电容效应的NiO－AC及CoO－AC复合材
料。价格昂贵、对环境有污染等缺点在很大程度上限制了贵金属氧化物（RuO2、IrO2等）
的工业化应用，因此减少贵金属用量、开发贵金属氧化物复合材料、寻求贵金属替代材料