《表1 三种能量存储器件电化学性能对比[1, 2]》

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《石墨烯基超级电容器的发展现状与战略研究》

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超级电容器，也被称为电化学电容器，是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能装置。根据储能机理可将超级电容器分为化学双电层电容器和法拉第赝电容器。化学双电层电容器通过电极/电解液中离子吸附实现能量的存储；法拉第赝电容器除了通过离子吸附，还会通过电极/电解液中离子氧化还原反应存储能量[1]。基于其储能原理，超级电容器具有优异的功率和循环性能，通常能在100 C（C代表充放电倍率）以上的充放电电流密度下反复使用数十万次。此外，与传统电容器通过静电吸附电子储能不同，超级电容器的比容量远高于传统电容器。超级电容器和电池、传统电容器的电化学性能对比，如表1所示，作为一种新兴的储能器件，它在功率密度、倍率充放电、循环能力上比电池具有显著的优势，且在能量密度上也比电容器具有显著的优势。从小容量的特殊储能到大规模的电力储能，从单独储能到与蓄电池、锂电池或燃料电池组成的混合储能系统，超级电容器都展示出了独特的优越性。超级电容器的出现，填补了传统电容器和电池间的空白，随着技术的不断成熟，超级电容器在工业（新能源发电系统、分布式电网系统、节能建筑、工业节能减排、智能仪表、电动工具）、消费电子（运动控制领域、玩具）、通信（数码产品）、医疗器械、国防军事装备（高功率武器）、交通（电动汽车、混合电动汽车）等领域呈现出越来越广泛的应用前景。但是，超级电容器在电能存储方面与电池相比还有一定的差距。因此，提高单位体积内的能量（能量密度）是目前超级电容器领域的研究重点与难点。其中，发展具有高比表面积、高电导率和结构稳定性的电极材料是解决超级电容器能量密度低的关键[3~5]。