NiO-Ni(OH)2复合物的合成及其性能研究(2)
随着人们对于电容器的不懈的研究，电容器的能量存储效率正在不断得以升高。现在，超级电容器渐渐变成能量贮存探究中的热门方向。它为有别于传统电容器与蓄电池两者的一类新型贮能设备。与其他贮能设备相比，其具备高电容，高功率，长应用年限，在保护文修方面要求低，对环境友好等诸多长处[2]。超级电容器在小型机械设备，智能表，电子门锁，太阳能警示灯等中已经成功应用，并且其已经成功试用于电动汽车以及混合动力汽车，说明超级电容器正开始试用于大型机械设备，走近我们的生活，而其也将通过优异的性能和良好的应用赢得人们的青睐。
而对超级电容器来讲，电极材料会对它的重要性能参数产生很大影响作用。开发低阻抗、高比电容、高循环次数的稳定电极材料也成为了无数研究人员的工作方向与重点。大体上，其电极材料包含碳基材料，过渡金属氧化物与导电聚合物[3]。为进一步提升电池系统的电容和能量密度，仍需进行新一代高性能的电极材料的相关研究。
1.1 超级电容器
1.1.1 超级电容器的概述
如今生活中主要的电能储存器为电化学电容器和电池，而电化学电容器比电池出色的性能更受科研工作者的关注，故而其在近几十年的贮能设备方面发展势头良好。现在，国厂主要出产液体双电层电容器，其中龙头商家已超过百余家。如北京集星公司等。目前它在市场上占有的份额还很小，之后其研究重点将还是经过研发新材料，寻求更加优异的电极材料和电极体系，从而提升其电化学等性能，创造出物美价廉、且容易被普及的新型电源，达到符合人们生活需求的目标。而对于它来说，它储电性能比一般电容器高出近3个~4个数量级，它名称中“超级”一词便是来源于此[1]。实际地说，在原理上它同电解电容器存在极大差异。譬如，电解电容器中的电解液为本质上的阴极，而对于它而言，其电解液则是中间“电极”，多孔化活性炭才是其实际电极，介质则是电解液与实际电极之间的“空间”没有实际意义上的介质。
1.1.2 超级电容器的基本原理和分类
依据不一样的贮能机理，超级电容器能够分成法拉第赝电容器以及双电层电容器，赝电容又称为法拉第准电容。所谓的双电层电容器，即是在高比表面积的碳基材料电极与溶液的液界面处由电子、离子或偶极子通过库仑力、范德华力定向排列形成一个带电层，产生双电层电容。而所谓的法拉第赝电容器，则为于二文或准二文电极材料上，进行电吸附或氧化还原反应，电活性物质在贵金属上发生单分子层欠电势沉积，或者在多微孔的水合过渡金属氧化物、氧化物混合物上发生氧化、还原反应，形成同充点电位有联系的赝电容[4]。
双层电容器的示意图如下图1.1所示。
图1.1 双电层电容器工作示意图
1.1.3 应用
超级电容器应用分类能够被分为替换电源、主电源与后备电源这三种[1]。而它的用途同电池类似，大多用作电源，二者间的区别为其持续时间比电池小得多，而它的放电能力却比电池大得多。所以，超级电容器的应用场合大概是介于电池与电解电容器之间的空缺的应用空间，其放电时间在0.1 s~30 s之间为最佳应用范围。正是因为超级电容器具备前面所叙述的长处，因此一经出现就得到足够的追捧，现已成功用于许多方面。譬如，使用它来补足蓄电池具有的不足从而改善汽车启动能力；另一方面，超级电容器电动汽车就可以称得上是一种电动汽车的极端形式，其价格在很大程度上制约了其广泛投入生产。如在北京当当车的招标中有机体系双电层超级电容器方案被淘汰的根本原因，就是初次投入成本太高。