本文对金属氧化物超级电容器的研究进展做一综述性介绍。

2 超级电容器的介绍

2.1 超级电容器的分类

根据充放电机制的不同，超级电容器可分为双电层电容器、赝电容超级电容器、混合型超级电容器或称非对称型超级电容器。三种电容器各有其优缺点，双电层电容器的电极材料通常采用高比表面积的碳材料，电解质界面和电极的双电层提供储存电荷，双电层电容器的工作电极主要是碳材料，这种材料的优点是有优异的循环稳定性、比表面积较高等。但其缺点也明显，比电容普遍较低。赝电容超级电容器，赝电容材料一般作为它的电极材料，电荷存储通过表面或近表面快速、近可逆的化学反应来实现的，这种电容器的优点是能提供较高的比电容，通常能达到1000F/g以上。混合型超级电容器，双层电容电极是由碳负极与其它碳材料、金属氧化物、金属氢氧化物、导电聚合物或无机化合物等材料作为正极构成的超级电容器。

此外，根据电解质分类。溶于水溶液之后具备导电性能的化合物叫做电解质。超级电容器里的电解质包括：水性电解质、有机电解质等两种。电解质的不同对超级电容器的性能有着很大的影响。如有机电解质中的锂盐、季胺盐等，并添加合适的溶剂，如PC、ACN、GBL、THL等对电化学电容器的性能都有明显的改善。

2.2  超级电容器的特性以及工作原理

2.2.1 超级电容器的特性

（1） 单位时间内充电快，在10s到10min内充电能完成其额定容量的百分之九十五以上；

（2） 循环充放电寿命长，超级电容器循环寿命可达1 000 000次 ；

（3） 具有法拉级的超大电容量：目前单体超级电容器的 最大 电容量 可达 5 000 F；

（4） 功率密度高，具有优越的动力特性，可达3000 W/kg ～5000 Ｗ/kg，能较好地满足车辆在启动、加速、爬坡时对瞬间大功率的要求；

（5） 体积小，外形紧凑，便于安装，节省空间，免维护，可密封；

（6） 大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小；

（7） 无污染、绿色安全真正免维护；

（8） 任意并联使用，增加电容量；若采取均压后，还可串联使用，提高电压等级；

  2.2.2 超级电容器的工作原理

图1 为双电层示意图

超级电容器主要由电极、电解质、隔膜、端板、引线和封装材料组成，其结构与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样．正电荷由正极板储存，负极板存储负电荷，在两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极板的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间很短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时．电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3v以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。