超等电容器的机关与锂离子电池相近, 都是依照正极/隔阂/负极顺次分列组装而成 。 其中正负极都是通过将活性物质涂覆在集流体上后经烘干并压实而成, 隔离膜搁置在正负极中央以预防正负极短路, 电解液作为离子传输的载体 。
随着超等电容器钻研方向的跨学科化和利用场景的宽泛化, 超等电容器的种类日益增多 。
依照储能道理来分辨：双电层电容器、法拉第赝电容器和混合型电容器;
按电极资料来分辨：碳基电容器、金属氧化物电容器和导电聚合物电容器;
依照电极资料是否为统一种电极资料分辨：对称型电容器和混合型电容器;
依照电解液种类来分辨：有水系电解液电容器和非水系电解液电容器, 其中水系电解液电容器又有酸性、 中性和碱性水系电解液电容器之分 。
分歧于锂离子电池通过氧化还原反映让锂离子从正负极中反复嵌入与脱出来实现贮存和开释能量, 超等电容器储能机理的基础是双电层理论 。 如图 1 所示, 表电场促使电解液中的正负离子别离在电容器的的负极/正极的固液界面上定向分列, 充电时电容器的正负极板表表集聚过剩电荷, 电解液中的相反电荷就会在正负极的固液界面定向分列,形成双电层; 放电使佚负极板通过导通的表电路产生电荷转移, 过剩电荷量削减, 相应的固液界面的相反电荷回到电解液中, 从而实现能量的贮存和开释 。法拉第赝电容器的储能机理除了有双电层电容器的储能方式表, 还有氧化还原储能方式, 即离子被吸附到正负极板上活性物质的表表或嵌入活性物质内, 与周围物质产生氧化还原反映来实现能量的存储, 这种方式没有资料的相变, 有别于锂离子电池中的锂离子在正负极间的嵌入与脱嵌 。
图 1 分歧种类超等电容器的道理示意图:
(a) 双电层电容器,(b) 法拉第赝电容器, (c) 混合型电容器
基于以上道理, 相迸宗传统可充电电池, 超等电容器对于电极资料的需要有着自己独有的特点,重要蕴含高的比能量、 高的比功率和长的循环寿命 。 就资料自身个性来说, 必要其拥有高的比表表积以及好的导电性和吸附机能 。而碳基电极资料刚好具备以上优势, 并且原料丰硕廉价、 造备工艺单一、 孔隙状态易调, 化学性质不变、 导热导电机能好, 比表表积高、 循环机能优异, 并且可作为基底与金属氧化物和导电聚合物组成复合物, 是目前利用最广 泛和贸易化最成熟的超等电容器电极资料 。
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