1、超级电容器的基本原理

超级电容器其实是一种电化学元件，它本质上是利用了两个过程储能。其中之一是当外加电压作用于器件时，正负电荷相对应正负电极，而在外加电场作用下，系统内的电解液和电极之间产生了相反的电荷，即正电荷团聚在负电极，负电荷团聚在正电极处，在这种负荷分布下，形成了电势差，从而形成了双电层。另一种是基于电极活性物质，溶液中的离子进行的化学吸脱附或氧化还原反应，（这种现象是可逆的），从而产生电容。

超电容根据不同的内容可以有不同的分法。根据电极材料可以分为：对称和非对称超级电容器两种。根据电解液可以分为：水系和有机系超级电容器两种。根据储能机理可以分为：（1）双电层电容器,目前普遍使用的电极材料大多数都为碳基活性材料，因为碳材料的高比表面积，而且制作方便，无污染；（2）法拉第电容器,以过渡金属氧化物（Transitionmetaloxides）和导电高分子（conductingpolymer）两种活性材料为主的电极材料；（3）混合超级电容器，是由（1）（2）组合而成的新型超级电容器[4-6]，他拥有（1）（2）的优点以及弥补了（1）（2）的缺点。

（1）双电层电容器（EDLC）工作原理是在静电作用下电解液的离子被电极表面的电荷吸附，形成界面层，在外加电场作用下，系统内的电解液和电极之间产生了相反的电荷，即正电荷团聚在负电极，负电荷团聚在正电极处，在这种负荷分布下，形成了电势差，从而形成了双电层，因为这是物理性质上的变化，所以当外加电场撤离后，两极的电势小于电解液的标准电位，所以双电层能够稳定存在，从而使超级电容器的电压保持稳定[7]。

EDLC一般用多孔碳材料作为电极材料，而且电极材料表面积要大，因为多孔、表面积大可以使电容更大。所以现在世界上最为成熟的技术是以碳基多孔介质作为电极活性材料的超级电容器[8]。

（2）法拉第电容器(Faradaycapacitor)法拉第赝电容器也被叫做法拉第准电容。在电极表面或体相的准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，使吸脱附或氧化还原反应能够快速进行，产生与电极充电电位相关的电容[9]，所以赝电容器由于上述快速和可逆的氧化还原反应比双电层电容器表现出更大的电容值和能量密度。因此，相当大的努力专注于被用来提高赝电容器的性能，人们已经认识到大多数使用赝电容器的电极材料，包括氧化钌、氧化镍，钴和二氧化锰，具有多种氧化态/结构，使电极表面有丰富的氧化还原反应并提供高比电容。然而，电导性和循环稳定性差，限制了相关应用。所以现如今人们的焦点已经转移到法拉第电容器上[10]。

（3）混合超级电容器(Hybridcapacitor)混合超级电容器是由上述两种超级电容器的复合而成的。一般情况下，它的负极是双电层电容，用来物理吸附电解质中的离子，正极则为赝电容[11]。正负极两种电容器的结合提高了储能器件的能量密度。

从它的储能机理来看，它是一种同时拥有双电层特性和电池特性的新型能源器件。这种新型能源器件由于有着双电层的物理特性，所以储能效果是普通物理电容器的10倍之多，与此同时，它又能保持普通物理电容器快速释能的优点，这显然可以弥补蓄电池(如铅酸、镍氢、锂电)释能速度过慢的缺点[12]。

2.1.2超级电容器的特征及其应用

超级电容器又名电化学电容器[13]，是一种介于传统电容器与电池之间具有特殊性能的储能元件。与传统电容器相比，它具有高比容量、高能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命，充放电循环次数极高且不用维护；与化学电池相比，具备较高的比功率，并且对环境没有污染[14]。因此，关于它的相关理论和实际应用面的研究具有重要的现实意义[15]，并且因为它使用寿命极长，所以无污染，故而有极大希望成为本世纪新型的绿色电源[16-17]。由于超级电容器十分出色，所以一上市便受到了广泛关注，主要应用于工业（如直流屏储能系统、应急照明灯储能系统、UPS、电信通讯、消费电子等）、运输业（如电动汽车、车辆低温启动、航空航天等）、再生能源（如太阳能、风能）、国防军事领域（如舰用电磁炮、坦克低温启动、战车混合电传动系统等）、医疗器械等方面。其中最有前瞻性的应用是作为电动车辆驱动电源和功率电源[18]，主要用作后备、替换和主电源三类[19]。 超级电容器文献综述:http://www.chuibin.com/wenxian/lunwen_205114.html