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电能作为一种二次能源，清洁无污染，被广泛应用于照明、通信等社会的各个领域。电能的广泛使用的同时，人们电源性能的要求也越来越高，对高性能电源的需求也越来越大。特别是当今电动车的逐渐推广与使用，使得电源装置不但储存的能量高，而且提供的功率大。与电池相比较，传统的静电电容器比功率大，但是可储存的能量少，难以满足实际需要。在此背景下，具有传统静电电容器与电池所不具有的优点的超级电容器引起了人们广泛的关注。有关超级电容器的研究不时被报道出来。当前超级电容器研究的重点是开发新材料，寻找更理想的电极材料以提高超级电容器的性能，以研制出性价比高、易推广的新型电源。
1.1超级电容器概述
1.1.1 超级电容器的定义及其特点
超级电容器又称电化学电容器、超大容量电容器或双电层电容器（Electric Double Layer Capacitors，EDLC)，它是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，它兼具两者的特点，但与两者又有所区别[2]。对电动汽车动力系统而言，可以联合使用高比能量的电池与高比功率的超级电容器，以满足动力需求[15]。
电容器与电池区别在于，电池主要是依靠其内部发生的化学反应来进行充放电的，而超级电容器的充放电是通过静电场建立的物理过程来进行的[16]。由于这是一个物理过程，具有高度的可逆性，并且条件温和，因此电极与电解液几乎不会老化，使用寿命长，可以实现快速充电与放电[3]。但目前的电容器的容量非常小，只能达到微法数量级，可储存的能量极少，只能作为交流耦合器件、电子设备中的滤液、振荡电路元件等，而不能作为电源大规模使用。而超级电容器储存电荷的能力是普通电容器的1000倍以上，因此才被称为超级电容器[17]。
表1 .1 超级电容器、静电电容器与电池的主要性能对比[1]
性能
电容器类型 超级电容器 静电电容器 电池
放电时间/s 10-6-10-3 1-30 18-180
充电时间/s 10-6-10-3 1-30 3600-18000
比能量/(W•h•kg-1) ﹤0.1 1-10 20-100
比功率/(W•kg-1) ﹥10000 1000-2000 50-200
循环效率/(%) ≈1.0 0.9-0.95 0.7-0.85
循环寿命/次 ∞ ﹥100000 500-2000
相比于传统电池，超级电容器不仅可以储存能量，而且其充放电速度快、效率高、对环境无污染、使用温度宽、安全性高、循环寿命长[3]。超级电容、静电电容器电池的性能比较如表1.1所示。
1.1.2 超级电容器的结构
目前，双电层结构的电容器都主要由电极、电解液、集流体、隔膜和外壳五部分组成[19]。图1.1显示的是超级电容器的结构。
⑴电极