NiCo2O4纳米片自组装微米球的制备(3)
18世纪中叶， 由荷兰Leyden地区的deankleist和Kamin以及波罗的海沿岸Pomeranina
地区的 Musschenbroek等人几乎同一时期发明了莱顿瓶，这就是最早的电容器[1]
。通过对
莱顿瓶的研究，人们发现了电荷分离并储存于两个表面的原理。直到金属的电子理论发展
起来和弄清金属导体中产生电流的机制后， 人们才了解电容器能够被电路中流动的电荷充
放电的机理。 超级电容器原理始于1879 年， 由亥姆霍茨(Helmholtz)发现界面双电层现象，
并提出了平板电容器的解释模型[2]
。1957 年 Becker 发明了双电层超级电容器并申请了专
利，使容器的产品化有了新的突破。到如今，超级电容器经过五十载的发展，已经广泛渗
透到国民经济生活中的方方面面，并且对社会经济发展的促进推动作用将越来越明显。如
图 1.1，详细展示了电容器的发展历程[3]
。 1.3 超级电容器的工作原理
电化学电容器作为能量的存储装置，其储存电量的多少表现为电容的大小，如充电
时产生的电容包括：在电极/溶液/界面通过电子、离子或偶极子的定向排列所产生的烈电
层电容；在电极表面或体相中的两文空间或准两文空问上，电活性物质进行欠电位沉积，
发生高度可逆的化学吸附和氧化还原反应，产生和电极充电电位有关的法拉第准(假)电
容。在相同的电极面积的情况下，后者的容量是前者的10～100 倍。目前，所研制开发的
电化学电容器储存的能量比传统的静电电容器高许多，但比先进的蓄电池低。和蓄电池相
比，由于电化学电容器最大充放电性能由活性物质表面的离子取向和电荷转移的速度控
制，因此可在短的时间内进行电荷转移，即可以得到更高放电比功率。同时，由于该近似
理想状态下的活性物质发生电极发应时， 电极上没有发生决定反应速度与限制电极寿命的
活性物质的相变化。因此它具有很好的循环寿命(可大于105次循环)。
1.4 超级电容器的特点
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型储能系统。 这种储能装置兼
顾电容器和电池之问这两种储能装置的各自优点， 使其越来越成为各国科研研究重点和焦
点[(3)高的功率密度。与二次电池相比，超级电容器具有非常高的功率密度，高达500
— 10000W/kg，可以在短时间放出大电流，满足高脉冲环境的需求。另外，其能量密度
则是传统静电电容器的 10—100 倍。
(4)工作温度范围宽。超级电容器电极表面发生的是物理过程或高度可逆的电
化学过程，受温度的影响较小，尤其具有优异的低温性能，能在-40℃一+70℃范同内正
常工作，而普通二次电池在低温下容量衰减非常大。
(5)使用寿命长。由于超级电容器充放电时电极表面发生单纯的离子脱吸附或是高度
可逆的电化学过程，决定了其优异的充放电稳定性，循环寿命可达10 万次。而普通二次
电池在循环使用过程中，电极活性物质会发生晶型变化、脱落甚至发生枝晶穿破隔膜短路
而引起电池失效，其充放电次数仅为几百，一般也不超过1000 次循环。
但是，超级电容器也有诸多不足之处，如能量密度不够高(<10 Wh/kg)使用不当会造
成电解质泄漏等问题；和铝电解电容器相比，它内阻较大，不能用于交流电路。但随着技
术的不断进步和新材料的开发，相信不久的将来这些不足必定得以弥补和改善。
1.5 超级电容器分类
电化学电容根据储能机理的不同可以分为三类：采用高比表面积活性炭的电容器。是
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