超級(jí)電容器的原理及發(fā)展?fàn)顩r

1.超級(jí)電容器的原理

根據(jù)儲(chǔ)存電能機(jī)理的不同分為兩類：一類是基于高比表面積碳材料與溶液間界面雙電層原理的雙電層電容器(Electric double layer capacitor，EDLC)；另一類是在電極材料表面或體相的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附/脫附或氧化/還原反應(yīng)，產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的法拉第準(zhǔn)電容(Faraday Pseudo-capacitor)。實(shí)際上各種超級(jí)電容器的電容同時(shí)包含雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容兩個(gè)分量，只是所占的比例不同而已。

2.超級(jí)電容器的發(fā)展?fàn)顩r

1879年，亥姆霍茨(Helmholtz)發(fā)現(xiàn)界面雙電層現(xiàn)象，提出了平板電容器的解釋模型，但直到1957年Becker獲得了雙電層電容器的專利，才使得超級(jí)電容器的產(chǎn)品化有了新的突破。到目前超級(jí)電容器已有50多年的發(fā)展歷史，其間對(duì)于超級(jí)電容器的研究主要集中在尋找電極活性物質(zhì)作為電極的研究上。今后人們將會(huì)繼續(xù)研究與開發(fā)新穎的電極材料、選擇合適的電解液、優(yōu)化電容器的組裝技術(shù)。目前電極材料可以分為三類：第一類是碳材料；第二類是過渡金屬氧化物；第三類是導(dǎo)電聚合物材料。

實(shí)際上，后兩種物質(zhì)作電極的性能要優(yōu)于碳材料，但昂貴的貴金屬材料以及性能不穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物摻雜，使得后兩類超級(jí)電容器的研究多限于實(shí)驗(yàn)室，短期內(nèi)不太可能進(jìn)行商業(yè)化。此外，還有使用不同正負(fù)電極材料的非對(duì)稱型超級(jí)電容器(也稱混合超級(jí)電容器或雜化超級(jí)電容器)，其儲(chǔ)能能力大大增加。

在超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化上，最早是1980年NEC/Tokin與1987年松下三菱的產(chǎn)品。到20世紀(jì)90年代，Econd和ELIT推出了適合于大功率啟動(dòng)動(dòng)力場(chǎng)合的電化學(xué)電容器。如今，Panasonic、NEC、EPCOS、Maxwell、Powerstor、Evans，SAFT，Cap-xx，NESS等公司在超級(jí)電容器方面的研究均非?；钴S。總的來說，目前美國、日本、俄羅斯的產(chǎn)品幾乎占據(jù)了整個(gè)超級(jí)電容器市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基本上都是雙電層電容器。

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