氧化锌石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用(2)
3.2 电化学性分析 19
3.2.1 CD曲线分析 19
3.2.2 CV曲线分析 20
4结论 21
致谢 22
参考文献 23
1绪论
1.1 超级电容器的研究进展
1.1.1 超级电容器的简介
21世纪随着人类文明科技的高速发展，人们迫切的寻找着更高效清洁的能源来满足我们日益增长的能源需求。因此应运而生了一种新型的高效储能装置，被称为超级电容器，又称电化学电容器，由于其具有高的功率密度（能瞬间提供一个大的能量，可用于一些需要瞬间大能量的设备，比如说用于汽车爬坡、作为备用电源等）、长的循环使用寿命、绿色环保，因此很快的受到各国政府的青睐，其应用的领域也在不断地被发掘扩宽。
图1.1 超级电容与电池的储能比较图[11]
它的主要原理是由于金属电极在插入电解质溶液时，金属电极表面与溶液界面两侧出现了符号相反的正负电荷，因而使得两相间产生了电位差[1]。所以，如果我们在电解液中同时插入两个电极，并且在它们之间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，那么这时溶液中的正、负离子就会在电场的作用下迅速向两极运动。因此使得两个电极的表面形成了一层紧密的电荷层，即我们通常所说的双电层。在这种形态下所形成的双电层结构与传统的电容器中的电介质相比较，在电场作用下产生相似度极高的极化电荷。因此两者均会产生电容效应，使得生成的紧密的双电层与传统平板电容器非常相似。但是，紧密的双电层与传统普通电容器不同的是它有着更加小的电荷层间距，所以它比普通电容器有着更大的容量。除此之外，超级电容器还具有更高的功率密度和更快的充放电性能等一系列的优点，所以在很多方面都有极为广泛的应用前景。例如，我们可以利用它优秀的充放电性能用于制作可以快速充电的简易电源，不仅速度快而且容量大。同理，我们还可以把它用于制作简易的计时电路、超低频信号处理电路等。随着我们对电极材料的不断研究和改进，合理的选用性能更出色的电解质，双电层电容器的功率密度和能量密度将逐渐向我们所预期的理论值接近，它的应用前景也会变得更加广阔。
但是超级电容器并不是完美无缺的，它的能量密度相较于电池还有着一定的差距，这使得它的应用也受到很大的限制。目前来说，如果可以在电极材料的选用上进行突破那么就可以改善其能量密度低的缺点。好消息是，目前人们对于新电极材料的探究十分的密切和关注，所以相信在不久的将来超级电容器在能量密度上一定会有一个巨大的突破，最终取代当下尚存在不足的一些储能。
1.1.2 超级电容器的分类
超级电容器（Super capacitor or Ultracapacitor）可采用不同的电极材料和电解液体系，其储能原理不尽相同[2]。电极材料有活性炭、金属氧化物、导电聚合物和复合电极材料，电解液可以是无机的水系电解液，也可以是有机电解液，形成了性能各异的超级电容器[2]。可以将其按照不同的标准进行分类，大致有以下分类方法：
按电极材料不同可分为：炭电极，金属氧化物电极和导电聚合物电极电容器。按储存电荷的机理不同可分为：双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor，EDLC），通过界面双电层储存电荷；氧化还原电容器（Redox Capacitor），按法拉第电容的机理储存电荷；混合型电容器，两个电极分别通过法拉第电容和双电层电容储存电荷[3]。