水热法制备纳米复合金属氧化物的工艺研究(2)
3 结果与讨论 . 16
3.1 形貌分析 . 16
3.2 X射线衍射分析 . 18
3.3 BET 比表面积测试 .. 18
3.4 电化学性能测试 . 20
3.4.1 循环伏安测试分析 20
3.4.2 恒电流充放电测试 22
4 结论 . 25
参考文献 .. 27
1 绪论
1.1 超级电容器的概述
超级电容器,又称为电化学电容器,是20世纪七八十年代开始发展的,介于传统电容
器和电池之间的新型储能器件，其容量可达几百至上千法拉。与传统电容器相比, 它具有
较大的容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿命( 循环次数105
而与蓄电池相比,它又具有较高的比功率, 且对环境无污染。因此可以说, 超级电容器是
一种高效、实用、环保的能量存储装置，在国民经济的各领域有着广泛的应用前景。几种
能量存储装置的性能比较如表1所示[1]
。
表1-1 元器件能量存储装置性能比较
元器件 比能量/Wh·kg-1
比功率/W·kg-1 充放电次数/次
普通电容器 <0.2 104
超级电容器 0.2～20 102
充电电池 20～200 <500 >104
从结构上看，超级电容器主要由极化电极、电解液、集流体、隔膜以及相应的辅助部
件组成。超级电容器广泛的应用前景和潜在的巨大商业价值引起了众多研究者的关注。超
级电容器的研究主要集中于高性能电极材料的制备。目前，超级电容器电极材料主要采用
碳素材料、金属氧化物、导电聚合物以及各种掺杂复合材料制备而成。
由于超级电容器是一类新型产品，在结构、材料、性能等方面都进行了不同的更新调
整。根据不同的内容，对超级电容器进行分类的方法是各不相同的。当前，对于超级电容
器的分类一般参照电容器的原理、电解质等两大要素划分，每一类超级电容器又可分成不
同的类别。
根据原理分类。根据不同的作用原理，超级电容器主要划分成双电层型超级电容器、
赝电容型超级电容器等两大类。 双电层型超级电容器， 在制造材料上进行了更新处理， 如：
活性碳电极材料，结合高比表面积的活性碳材料加工后制成电极；碳气凝胶电极材料，结
合前驱材料制备凝胶，再进行碳化活化处理作为电极。赝电容型超级电容器，一般采用了
金属氧化物电极材料、聚合物电极材料。前者有：NiOx、MnO2、V2O5等用于正极材料，
活性碳等用于负极材料，后者有：PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型
掺杂制取电极。
根据电解质分类。电解质是溶于水溶液之后具备导电性能的化合物。超级电容器里的
电解质包括：水性电解质、有机电解质等两种。水性电解质比较普遍的电解质有酸性、碱
性、中性之分，不同特性电解质的组成也不相同。如：酸性电解质由36%的H2SO4水溶液
构成，碱性电解质由KOH、NaOH 等强碱构成等。有机电解质一般选择LiClO４为主的锂
盐、TEABF４为主的季胺盐等当成电解质，有时可根据使用需要添加相应的溶剂，如：
PC、ACN、GBL、THL等，这些对于超级电容器的性能都有明显的改善。
根据电解质对超级电容器分类方法中，还可以结合电解质的具体状态详细分类。如：
按照电解质的固态、液态形式又可分为固体电解质超级电容器、液体电解质超级电容器。
1.2 超级电容器的工作原理
一般认为超级电容器包括双电层电容器和电化学电容器两大类[2]。