（4） 碳纳米管(CNTs) 

1991 年，日本 NEC 公司的科学家 Iijima 通过高倍率电子显微镜发现了一种新型管状 纳米碳材料。它的高结晶度，较大的比表面积和良好的导电性，都有效的表现了其充当电 极材料的优良特性，将其以一系列的化学反应进行简单处理后，可以将羧基、碳氢键、碳 碳双键、羟基等大量官能团引进，通过这些官能团的引进可以大幅度增加比表面积，对电 解质溶液充分进入电极材料有很大的帮助，提高了氧化还原反应的进行效率。因此受到了 业界人士的高度重视。 

1.3.2 金属氧化物 通过这种物质作为电极材料，其原理是电极体相内部所包含的电活性物质能够和电解

质中的离子展开氧化还原反应，这个过程一般为可逆的，并能够形成和电极充电电位存在 紧密联系的容量。电化学反应通常出现在表面位置，而少数情况下在其内部也会形成，其

各方面性质都得到了显著优化。金属氧化物在电极溶液中产生的法拉第电容与碳材料表面 的双电层电容相比是远远超过的。另外，它在电极溶液界面形成的电容达到较高的水平， 所以这方面的研究也受到了大量学者的关注。 

1.3.3 导电聚合物 这种物质也是近年来逐渐发展起来作为充当电极材料的理想选择。其中，比较典型的

电极材料有：聚吡咯[7]，聚噻吩，聚苯胺，聚并苯等，他们的优点很多，比如：有优异的 电子导电性，约等于活性炭材料 2-3 倍的比容量，相当小的电阻。由 S.Ghosh 等人制备的 聚磺酸苯乙烯(PEDOT-PSs)复合材料；扫速为 10V/s 时循环伏安图依然可以维持比较理想 的矩形形状，这表明它能够在大电流充放电方面体现良好的性质。但是在现阶段而言，这 方面的技术尚不成熟，仍存在致命的缺点，聚合物电极材料在充放电过程中会产生体积膨 胀，导致其循环稳定性较差。提高该电极材料的循环稳定性是目前该研究领域亟待解决的 课题，也是该材料商品化所必须面临的最大挑战。 文献综述

1.4 超级电容器的现状 

这种装置的功率密度达到较高的水平，能够在多种场合中进行应用，充电速率非常理 想，因此是当前十分热门的课题。现阶段而言，其商业化发展已经取得了一定的成绩。美 国还专门针对全密封超级电容器的开发设计了计划，其短时间的计划目标为:装置所具有 的功率密度应提升至 500W·kg-1，相应的能量密度提升至 5Wh·kg-1；而长期的计划目标 为:超级电容器所具有的功率密度经过不断优化提升至 1500W·kg-1，相应的能量密度增 加至 15Wh·kg。现阶段而言，许多发达国家都对此类装置进行了深入的分析，并取得了 阶段性成果。在上个世纪九十年代初，就开始有科研实力比较强的企业推出超级电容器， 其工作电压处于 12～450V 之间，而相应的容量为 1 法拉到几百拉。这些装置能够在许多 大功率场合中进行有效应用。该装置由于性能优异在多个工业领域都有所应用，比如它能 够充当存储器、时钟装置的电源；并能够在航空、国防等重要的领域发挥不可忽视的作用。 除此之外，电动汽车对电源存在比较严苛的要求，而超级电容器由于功能优秀，充当汽车 的动力电源也能够发挥理想的的作用。常规动力电池在充电、使用范围等层面具有严重的 局限性，某些条件还会严重影响电池的可使用年限。而超级电容器可以良好的符合汽车对 功率较为苛刻的要求。在我国多家科研机构和学院都对车用超级电容器展开了深入的探 究，并且我国已经把此类装置的开发加入到相关规范中。比如当前我国已成功将活性炭中 加入纳米碳管，从而制备了性能比较理想极片[8]。实验数据证明，这种新型器件能够良好 的优化电容器性能。显而易见，纳米碳材料对优化装置功能，尤其在增加能量密度方面发 挥了十分理想的作用。