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第ｌ７卷第１期新型炭材料Ｖｌ７№ｌ

２０Ｏ２正３月ＮＥＷＣ．Ｍ￣ＢＯＮＭＥＲＩＡＬＳＭａｉ２００２ｒ

文章编号：１００７．８８２７（２００２）０１－００７１．０９

电化学电容器中炭电极的研究及开发

Ｉ．电化学电容器

戴责平，刘敏，王茂章，成会明

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室．辽宁沈阳１１００１６）

摘要：在介绍电双层电容器的基本原理及所使用的电极材料、电解质溶液、隔板和集电极等关键材料的基础

上．进一步阐明了几种具有实用债值的电容器．如带有准电容量的金属氧化物电容器、导电高分子电容器和混合电

容器的原理结构、性能及优缺点：最后评述了电化学电容器的独特性能、应用现状、新应用领域的开拓及目前技

术的开发现状和对今后发展的要求一

关键词：电化学电容器；超级电容器；电能存储

中图分类号：ＴＭ５３５文献标识码：Ａ

１前言作为小型后备电源使用，近年来电化学电容器和

超级电容器得到了快速发展，仅１９９４年ＥＤＬＣ的市

伴随人口的急剧增长和社会经济的快速发展，场销售额就已经达到９０亿～１００亿日元，２０００年估

资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更计将超过１０１３０亿日元。图１为各种轻便能源装

加依赖洁净和可再生的新能源。有的学者则更进一置的适用目的比较。

步认为２ｌ世纪将是以电池为基础的社会，

近年来在许多储能装置应用方面对功率密度的

要求越来越高，已超过了当前水平电池的标准设计

能力。一般除要求成本低、寿命长外．更希望有更高

的单位重量或单位体积的能量密度Ｗ（ｈ］）或最大

的功率密度（ｗ／）。电化学电容器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ

Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，Ｅｃ），特别是超级电容器（Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，

Ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒｓ），在功率特性方面具有独特的优

势尽管它们的能量密度比充电电池低．但其功率

密度大，可作为功率脉冲能源，能大电流瞬时充放

电，在电动汽车中可作为车辆的启动、加速、爬坡时

提高功率和刹车时回收能量的重要器件；和电池图１各种能褫装置的适用目的

组合使用时可防止电池的过量消耗和劣化正如人ＦｉｇｌＡｐｐｌｉｃａ￣ｏｎｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｅｎｅｒｇｙｄｅｖｉｃｅ￣

体一样，在马拉松这样需要耐力的运动中使用的是２电双层电容器（ＥＤＬＣ）的原理及其

存储在脂肪和筋肉中的能量，而在百米短跑等短时

关键材料

闻突发运动中，其能量则来自于血液；高能量密度的

电池和高功率密度的电容器具有不同的功能，也有

２．１基本原理

着不同的应用领域日本在２０世纪７０年代末期首

传统电容器是在相向的金属平板电极闻夹持介

先开发了具有数法拉（Ｆ）容量并可快速充放电的电

电常数高的物质（如云母），当两极问施加电压时可

双层电容器（ＥＤＬＣ．曰ｅｃｃＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒｓ）．