纳米复合材料的制备及性能研究(3)
做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位
时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为
3V以下） ， 如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时， 电解液将分解，
为非正常状态。由于随着超级电容器放电 ，正、负极板上的电荷被外电路泄放，
电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终
是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不
同的。
1.1.2 超级电容器的特点和用途
超级电容器在分离出的电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出
的电荷越密集，其电容量越大。传统电容器的面积是导体的平板面积，为了获得
较大的容量，导体材料卷制得很长，有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。
传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板，一般为塑料薄膜、纸等，这些材料通
常要求尽可能的薄。
超级电容器的面积是基于多孔炭材料，该材料的多孔结够允许其面积达到
2000m2/g，通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是
由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离（<10 Å）和传统
电容器薄膜材料所能实现的距离更小。 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷
分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量，这也是其“超
级”所在。超级电容器的技术特性1. 充电速度快，充电 10 秒 ~10 分钟可达到
其额定容量的 95 %以上；超级电容器的技术特性2. 循环使用寿命长，深度充放
电循环使用次数可达 1~50 万次；超级电容器的技术特性3. 能量转换效率高，
过程损失小，大电流能量循环效率 ≥ 90% ；超级电容器的技术特性4. 功率密度
高，可达 300W/KG~5000W/KG ，相当于电池的 5~10 倍；超级电容器的技术
特性5. 产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想
的绿色环保电源；超级电容器的技术特性6. 安全系数高，长期使用免文护；超
级电容器的技术特性7. 超低温特性好，可工作于摄氏零下 30 ℃ 的环境中；超
级电容器的技术特性8. 检测方便，剩余电量可直接读出。
1.1.3 超级电容器电极材料的研究现状
目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、 金属氧化物材料和导电
聚合物材料。除以上所述的三大系列超级电容器电极材料外，据文献报道，还有一些物质(比如杂多酸等)也用作超级电容器电极材料，同样也取得了良好的效
果。
超级电容器负极材料主要是炭材料，商业化使用的负极炭材料主要是石墨。
国内各厂家技术的差异不大，主要是材料性能的差异。
研究及商业化的超级电容器大部分采用了碳材料作为电极材料。但是，为进
一步提高电容器的性能，碳电极材料还存在很多问题，有待进一步改进。而导电
聚合物、金属氧化物等作为电极材料还处于探索之中，停留在实验室阶段。今后
超级电容器电极材料的研究重点将集中在己有材料制备工艺及结构优化， 兼具法
拉第准电容和双电层电容新材料的开发，高性能材料的规模化生产，以适应市场
对高性能、低成本、性能稳定移动电源技术的需求[1]。