曾帆，宋先印＊，张新刚，梁静，吴伟，蒋昌忠＊

（1. 湖南大学材料科学与工程学院，长沙 410082;2. 武汉大学印刷与包装系，武汉 430072）

0 前言

超级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[1,2]。传统电容器具有大的功率密度（＞10000W kg-1），但是能量密度很小（＜0.1Wh kg-1）。可充电二次电池通过电极材料的可逆法拉第反应进行储能，表现出较高的能量密度，可是其具有充放电速率慢、功率密度低的缺点（图1a）[3]。超级电容器，由于只在材料近表层发生快速的氧化还原反应或者只在材料表面进行电荷的吸附/脱附，因此兼具较高的能量密度与功率密度[4]。超级电容器在弥补传统二次电池的低功率密度上表现出广阔的应用前景。同时，随着便携式和可穿戴电子产品需求的不断增长，开发可存储电能的柔性设备变得越来越迫切。因此，柔性超级电容器已成为各种可用能源器件的有力候选者[5,6]。

图1 （a）传统电容器、超级电容器和二次电池等的能量密度和功率密度分布对比图[3]；（b）不同类型超级电容器的储能原理示意图：（I-II）双电层超级电容器，（III-IV）赝电容超级电容器[7]。Fig.1 (a) Simplified Ragone plot of the energy storage domains for the various electrochemical energy conversion systems compared to an internal combustion engine and turbines and conventional capacitors[3]. (b) Energy storage principle of different types of supercapacitors: (I-II) Double layer supercapacitors; (III-IV) Pseudocapacitor[7].

超级电容器根据储能机理可分为双电层超级电容器（EDLCs）和赝电容超级电容器[7,8]。对于双电层超级电容器来说（图1b（I-II）），当电极充电时，处于电极表面的电荷将吸引电解质中带相反电荷的离子，在电极表面形成双电荷层，从而实现能量的存储。放电时，阴阳离子离开电极的表面，返回电解液本体。由于双电层超级电容器储能过程发生在电极材料表面，通常利用高比表面积、导电性好的材料作为电极，如多孔碳[9]、碳纳米管[10]、碳气凝胶[11]等碳基材料。……