背景知识

在一般的化学储能电池中，电极的电容较小，主要以活性物质的化学反应储能为主，储能密度较高但功率密度较低。有一类电极以电极电容作为主要储能方式，基本不发生电化学反应，储能密度相对较低但功率密度可以达到非常高的水平，成为超级电容器。超级电容器介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。

与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在：

(1)功率密度高。可达10²～10⁴kW/kg，远高于蓄电池的功率密度水平。

(2)循环寿命长。在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，超级电容器的特性变化很小，容量和内阻仅降低10%～20%。

(3)工作温限宽。由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃～+80℃。

(4)免维护。超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的。

(5)绿色环保。超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源。

案例正文

本项目通过展示超级电容器的典型充放电曲线和充放电示意图，旨在让学生充分理解电极双电层微观结构和电位变化的全过程，让学生理解电极电容在新能源领域的应用。本案例以活性碳和苯胺单体为原料，采用在活性炭表面单体聚合聚苯胺的方法制备活性炭/聚苯胺复合材料，研究组成配比等因素对复合材料电容性能的影响。所得其充放电曲线和比电容/比电流关系如图1所示。