1超級電容器的分類超級電容器按儲能機(jī)理大致可分為兩類：①采用高比表面積活性碳的電容器，它是基于碳電極/電解液界面電荷分離所產(chǎn)生的雙電層電容；②Ru2等金屬氧化物電極的電容器，它是在氧化物電極表面及體相中發(fā)生氧化-還原反應(yīng)而產(chǎn)生的吸附電容，這種電容被稱為法拉第準(zhǔn)電容。在一個(gè)超級電容器中，往往兩種電容同時(shí)存在。通常情況下，金屬氧化物超級電容器以產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容為主。

　　2金屬氧化物電極2.1貴金屬氧化物電極材料J.P.Zheng等運(yùn)用溶凝膠法，在低溫下退火制備出無定形Ru（VxH2電極材料，在其體相中H+亦很容易傳輸，因此氧化-還原反應(yīng)不僅能在其表面進(jìn)行，而且可以在其體相中進(jìn)行，此種電極材料的利用率較高，其比電容為768F/g，能量密度為96J/g.B.O.Park等通過陰極電沉積法得到薄膜RuO2電極，研宄表明：比容量和充放電區(qū)間是由電沉積作用下的Ru2薄膜厚度所決定的，當(dāng)其質(zhì)量密度為0.極比電容達(dá)788F/g；但Ru2薄膜厚度繼續(xù)增加時(shí)，其表面形貌發(fā)生了改變，外層多孔性降低，并且形成了緊密的內(nèi)層，其比容量反而下降。

　　此外，在貴金屬氧化物電極材料中，以Ir2或RhOx材料作電極，有著與Ru2電極類似的法拉第準(zhǔn)電容特性。它們都有良好的電導(dǎo)率，可以獲得較高的比容量和更高的比能量，但價(jià)格昂貴，因此要尋找其替代材料或添加其他材料，以減少其用量。

　　22賤金屬氧化物電極材料K.R.Prasad等制備了無定形納米結(jié)構(gòu)的Sn（）2，并以動電位沉積法將其沉積在不銹鋼基體上，制成電極，在10mV/s楊惠（1980-），女，河北人，哈爾濱工程大學(xué)化工學(xué)院助教，碩士生，研究方向：材料學(xué)；石兆輝（1966-），男，黑龍江人，哈爾濱工程大學(xué)化工學(xué)院博士生，研究方向：材料學(xué)；陳野（1974-），男，河北人，哈爾濱工程大學(xué)化工學(xué)院副教授，博士，研究方向：材料學(xué)；張密林（1955-J，男，吉林人，哈爾濱工程大學(xué)化工學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：材料學(xué)。

　　電池的掃描速度下，其比較大比電容可達(dá)285F/g；即使在200mV/s的高掃描速度下，比電容亦可達(dá)101F/g，因此該材料表現(xiàn)出了高功率特性。GLin等以溶凝膠法得到氧化鈷的干凝膠粉末，并且研宄了熱處理對材料的表面積、孔容積、結(jié)晶性、微粒結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的電化學(xué)性能的影響，研宄表明：干凝膠的燒溫度為150*C時(shí)，單電極比電容可達(dá)291F/g.這與基于表面氧化還原機(jī)理所得到的理論值351F/g接近。F.BZhang等以液相法合成具有立方結(jié)構(gòu)的氧化鎳粉末，其比電容高達(dá)300F/g.比容量的提高，可能由氧化鎳粉末擁有約20nm的晶體狀構(gòu)型造成的。

　　2.3復(fù)合型電極材料（以金屬氧化物為主）物，經(jīng)測試：電極的電容性能良好，比電容接近550F/g.A.R.Souza等制備了Rh（/.與C03O4的混合電極材料，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Rh的含量在10%（物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)）以上時(shí)，循環(huán)伏安曲線更接近只含RhOx的；當(dāng)Rh的含量在20% ~60%時(shí)，電極的比電容達(dá)到500~800F/g.他們認(rèn)為比較大比容量是源自雙電層和Rh表面的氧化-還原反應(yīng)所產(chǎn)生的準(zhǔn)電容的聯(lián)合作用。C.C.Hu等發(fā)現(xiàn)，將Au和以溶凝膠法制備的RuOx *nH2的薄層共同沉積在不銹鋼（SS）網(wǎng)孔（Ru（WAu/SS）上，提高了SS網(wǎng)孔和電極材料間的接觸，研宄表明：AGRu（）x/Ru（VAu/SS（其中AC為活性碳，RuOx在活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分含量為10%）電極所得到的Ru（）x*nH2（）的比較大比電容為1580F/g.這與理論值接近。超大比容量值也要?dú)w因于Ru（）xnH2（）顆粒高度一致的1. 5~3.0nm的尺寸分布。

　　N.L.Wu等制備了磁鐵礦與活性碳的復(fù)合材料的電極，比較大比電容達(dá)到510F/g.R.K.Prasad等以電沉積法分別將鎳錳混合氧化物和鈷錳混合氧化物沉積在不銹鋼基體上，制作成電極，在2mV/s的掃描速度下分別得到685F/g和560F/g的比電容，并且電極均具備循環(huán)壽命長和功率密度大等特性。X.M.Liu等以化學(xué)共沉淀法合成了具有層狀結(jié)構(gòu)的不同Ni含量的CaAl雙氫氧化物。由于摻入適量的Ni有利于改善電極材料的結(jié)構(gòu)，增加質(zhì)子的擴(kuò)散速度，減少體相內(nèi)阻，從而提高了電活性物質(zhì)的電容性能和利用率，當(dāng)摻Ni量為40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，充放電循環(huán)100次，電流密度幾乎沒有衰減，峰電位位移也很小。在該條件下，電極的比電容高達(dá)960F/g. 3電解液的種類及應(yīng)用超級電容器中使用的電解液，按其性質(zhì)的不同可以分為有機(jī)和無機(jī)類；按其狀態(tài)的不同可分為液態(tài)和固態(tài)類。金屬氧化物超級電容器通常使用無機(jī)水系電解液，其中，貴金屬氧化物電極體系因其在酸性介質(zhì)中的穩(wěn)定性、可逆性俱佳，而經(jīng)常使用H2S（）4溶液；堿性電解液K（）H溶液則多用于賤金屬氧化物電極體系中，如：Co（）x、Ni（。）x和M（。）2等電極體系；由于酸性和堿性電解液的腐蝕性較大，目前，人們對中性電解液的研宄也比較多，如：KCl溶液、NaCl溶液、Na2S（）4溶液和Li2S（）4溶液等。

　　為克服上述局限，有人嘗試使用有機(jī)電解液和固態(tài)電解質(zhì)，此時(shí)，工作電壓可提高到3.5V，也可獲得較高的比能量。另外，固態(tài)電解質(zhì)適于在較高的溫度下工作。從理論上講，有機(jī)電解液體系和固態(tài)電解質(zhì)體系的比能量將會大幅提高，但使得電極/電解質(zhì)界面接觸不良，導(dǎo)致比容量較低。無機(jī)電解液比有機(jī)電解液具有更高的電導(dǎo)率（一般為1.0~0.1S/cm）和更低廉的價(jià)格。

　　4隔膜與集流體為了防止超級電容器相鄰兩電極短路，同時(shí)保證接觸電阻較小，相鄰的電極間通常使用多孔隔膜。多孔隔膜中電解液的電導(dǎo)（k）是孔隙率（P）及電解液比電導(dǎo)（k.）的函數(shù)。一方面要保證隔膜的穩(wěn)定性，一方面要盡可能減小電阻，因此隔膜的厚度、孔率與電解液的選擇就顯得尤為重要。

　　2300、無紡尼龍布和玻璃纖維隔膜等。

　　超級電容器電極的集流體多用泡沫鎳、鎳網(wǎng)（揉）、鋁揉、鋁切拉網(wǎng)、鈦網(wǎng)（揉）以及碳纖維等材料。

　　5金屬氧化物超級電容器的組裝及其性能5.1電極的制備方法根據(jù)不同的電極材料，電極的制備方法也多種多樣，用于金屬氧化物超級電容器的主要有以下幾種：a壓覆法：將電極材料壓覆或涂覆到電極集流體上。這是一種制作電極的常用方法。

　　b滴覆法：將未經(jīng)稠化的溶膠滴覆于水平放置的基體上，待形成一個(gè)小的圓圈后，晾干，置于適當(dāng)溫度下燒結(jié)。

　　c浸漬法：將集流體浸入到金屬氧化物的前軀體溶液中，取出后在適當(dāng)溫度下燒結(jié)，從而制得多孔、大比表面積的電極。

　　d電沉積法：用電化學(xué)沉積的方法將電極材料的粒子沉積到集流體上，制成電極（或繼續(xù)加熱、燒結(jié)，制成有大比表面積的電極）。

　　dPang等分別以滴覆法、浸漬法和電沉積法制備了Mn（）2電極，并作比較，結(jié)果表明：浸漬法制得的電極具有698F/g的比電容，比電沉積薄膜的比電容高1/2~ 2/3；所制備的多層滴覆溶凝膠薄膜有15mC/cm2的電荷儲存電容，比電沉積薄膜的高。

　　5.2金屬氧化物超級電容器的組裝超級電容器的組裝，一般是將若干個(gè)電極片并聯(lián)或串聯(lián)排列，正、負(fù)電極片間以隔膜分隔，構(gòu)成一個(gè)電容單體；然后將單體置于殼體中，注入電解液；比較后引線、封裝。電容器的組裝技術(shù)同樣關(guān)系到電容器整體性能的好壞。目前，金屬氧化物超級電容器的外觀有長方體、圓柱體等。

　　5.3金屬氧化物超級電容器的性能研究納米管上的Ru（Vx出（）作為活性物質(zhì)，均勻混合10%的乙炔黑和5%（均為質(zhì)量百分含量）的PTFE后，壓制在集流體上，以PVA-H3P（VH2（）作為電解質(zhì)，組裝成對稱型超級電容器。研宄表明：擁有三維納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的Ti（）2為活性物質(zhì)Ru（）2提供了一種固體支持結(jié)構(gòu)，提高了Ru（）2的利用率，使其比容量高達(dá)1 263F/g.同時(shí)，這種Ru（VxH2（）/Ti（）2復(fù)合型材料可以減少Ru（）2的用量。

　　合超級電容器。其正極為二氧化錳，負(fù)極為活性碳，配以由于它們具有相對（較低的電導(dǎo)中生性電解正極體系上是以/可逆的氧還原反應(yīng)儲存法拉第準(zhǔn)電容，負(fù)極體系上為雙電層行為。碳材料的體積比容量要遠(yuǎn)小于正極材料，因此碳負(fù)極通常比正極材料厚。

　　cC/NiO體系：Elit和Esma公司制作了NiOOH/KOH/C類型的混合超級電容器，它的電壓比活性碳制得的雙電層電容器的高約1倍。Elit公司設(shè)計(jì)的混合超級電容器的工作電位1.7V，比能量為4. 1300~2300Wkg；Esma公司生產(chǎn)的此類型電容器的比能量比較高可達(dá)11Wli/kg. dC/PbO2體系：其正極采用PbSO4/PbO2，負(fù)極采用活性碳纖維布（比表面積為1 000~2500m2/g），電解液為H2SO4，組成的電容器比能量為18.5W4/kg，能量密度為52W/L（未封裝）。在水系電解液中，這種設(shè)計(jì)的目的在于使碳電極能在接近1.0V（-0.5~0l5V）的范圍內(nèi)進(jìn)行充放電。目前，這種混合電容器的問題主要存在于電極厚度的設(shè)計(jì)、如何減小等效串聯(lián)電阻以及提高其貯存壽命等方面。

　　6結(jié)束語金屬氧化物超級電容器近期發(fā)展較快，在理論和實(shí)踐方面均取得了一定的進(jìn)展。金屬氧化物超級電容器的電化學(xué)性能仍有待進(jìn)一步的提高。辦法之一就是合成出新型納米材料，利用納米技術(shù)合成出不同構(gòu)型或性能的納米材料。同時(shí)，在電解液、集流體、隔膜材料以及電容器的組裝技術(shù)等方面，都存在著進(jìn)一步發(fā)展的潛力。