电极和电解质是超级电容器的重要组成部分，其种类和性质直接影响超级电容器的各方面性能。本书在介绍超级电容器的基本概念和研究进展的基础上，着重对超级电容器的电极材料及电解质的种类、特点、制备方法和发展应用等进行阐述。电极材料涉及碳基电极材料、金属氧化物、导电聚合物等；电解质包括水系电解液、有机电解液、离子液体电解质、固态电解质等。全书取材丰富，在介绍传统电容器材料的同时，注意吸收当今电容器领域的*成就，运用大量图表对这些材料进行较为全面的概述和反映。本书适合企业、科研院所等从事电容器研究和生产的科技人员阅读，也可供高等院校相关专业师生学习参考。
超级电容器又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，是传统静电电容器的1000-10000倍。作为一种绿色环保、性能优异的新型储能器件，超级电容器在众多的领域有广泛的应用，受到了世界各国的高度重视。 超级电容器关键材料制备及应用取材丰富，在介绍传统电容器材料的同时，注意吸收当今电容器领域的先进技术，运用大量图表对电极材料、电解质的种类、特点、制备方法和发展应用进行了较为全面的概述和反映。
超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置，其比容量通常为传统电容器的数十倍至几百倍，比功率一般大于1000W·kg-1，循环寿命可高达百万次，容量远远高于传统电容，并且可以快速地进行充/放电。而且超级电容器对环境友好、污染小，是一种高效、实用、环保的绿色能量储蓄装置。在电子、军事、新能源等高新技术领域具有广泛的应用，尤其是在新能源领域所表现出的巨大潜力，使很多发达国家都已经把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目，超级电容器的相关研究及市场化进程正呈现出前所未有的飞速发展态势。超级电容器的性能主要由电极和电解质两种关键材料的性能水平所决定。根据电容器的作用原理不同，通常可分为双电层超级电容器和赝电容超级电容器两大类。在双电层超级电容器中，其电极材料通常以碳基材料为主，如：活性炭、碳气凝胶、活性炭纤维材料、碳纳米管、石墨烯等。而赝电容超级电容器的电极材料，正极一般采用金属氧化物或导电聚合物，常见的金属氧化物有NiOx、MnO2、Co3O4等，导电聚合物有PPy、PTh、PANi、PAS、PFPT等，经p型或n型或p/n型掺杂制备电极；负极材料通常采用活性炭等。超级电容器的电解质通常包括水性电解质和有机电解质两种。水性电解质有酸性、碱性、中性之分，不同特性的电解质组成也不相同。有机电解质一般选择锂盐、季铵盐等作为电解质，并根据使用需要添加PC、ACN、GBL、THL等溶剂。随着人们对于超级电容器研究的不断深化，各种新型、高性能或具有特定效能的电极材料和电解质不断出现，也在不断提升着超级电容器的性能，以适应目前在新能源、军事、航空航天、电动汽车等新应用领域的需要。鉴于此，本书编者基于超级电容器中最关键的电极材料和电解质的相关理论和应用进展，并根据多年从事超级电容器相关材料研究的科研经验，特向感兴趣的读者们推出这本反映超级电容器关键技术进展的图书，期望能抛砖引玉，为超级电容器的相关发展尽绵薄之力。在本书的编写过程中，参考了很多相关的文献和资料，在此对这些文献和资料的作者表示衷心的感谢！特别感谢在编写过程中，渤海大学王秀丽教授、蔡克迪教授、王桂强教授的指导与帮助。参与本书编撰工作的还有刘凡、徐君君、张鑫源、郭景阳、张文博、徐童童、杨慧歌、修思琦、陶明松、邸阳。超级电容器的理论和技术一直在飞速发展，由于编写时间和编者水平有限，书中可能有很多不足之处，敬请广大专家、读者不吝批评指正。编者2017年12月
第1章超级电容器简介001
1.1电容器的历史发展001
1.2超级电容器的定义及特性002
1.2.1超级电容器定义002
1.2.2超级电容器特性002
1.3超级电容器的组成003
1.3.1电极材料003
1.3.2电解液004
1.4电容器的分类007
1.5应用008
1.5.1电子行业008
1.5.2电动汽车及混合动力汽车008
1.5.3太阳能、风能发电装置辅助电源009
1.5.4军事、航空航天009
参考文献009
第2章碳基电极材料011
2.1活性炭011
2.1.1活性炭的结构012
2.1.2活性炭的性能特点013
2.1.3活性炭的制备013
2.1.4活性炭改性017
2.1.5活性炭在超级电容器中的应用019
2.2活性炭纤维023
2.2.1活性炭纤维的结构023
2.2.2活性炭纤维的性能及特点024
2.2.3活性炭纤维的制备025
2.2.4活性炭纤维的功能化026
2.2.5活性炭纤维在超级电容器中的应用028
2.3碳气凝胶029
2.3.1碳气凝胶的结构029
2.3.2碳气凝胶的性能030
2.3.3碳气凝胶的制备031
2.3.4碳气凝胶在超级电容器中的应用033
2.4碳纳米管035
2.4.1碳纳米管的结构035
2.4.2碳纳米管的性能036
2.4.3碳纳米管的制备038
2.4.4碳纳米管在超级电容器中的应用040
2.5石墨烯042
2.5.1石墨烯的结构042
2.5.2石墨烯的种类及定义043
2.5.3石墨烯的性质044
2.5.4石墨烯的制备045
2.5.5石墨烯在超级电容器中的应用049
参考文献054
第3章金属氧化物062
3.1贵金属氧化物062
3.1.1晶态氧化钌电极材料和无定形水合氧化钌电极材料063
3.1.2二氧化钌/碳复合电极材料063
3.1.3二氧化钌/导电聚合物复合电极材料064
3.1.4二氧化钌/其他氧化物复合电极材料064
3.2过渡金属氧化物/氢氧化物065
3.2.1氧化镍065
3.2.2氧化钴和氢氧化钴066
3.2.3氧化锰067
3.2.4氧化铁068
3.3金属氧化物复合材料069
3.3.1不同金属氧化物复合材料069
3.3.2碳/金属氧化物复合材料070
参考文献072
第4章导电聚合物075
4.1导电聚合物电极材料075
4.2导电聚合物电极材料的储能机理076
4.3导电聚合物电极材料的种类078
4.3.1复合型导电聚合物078
4.3.2结构型导电聚合物079
4.4导电聚合物电极材料的合成方法083
4.4.1化学合成法083
4.4.2电化学合成法084
4.4.3光化学法084
4.4.4复分解法085
4.4.5浓缩乳液法085
4.4.6等离子体聚合法085
4.5导电聚合物在超级电容器中的应用085
参考文献087
第5章水系电解液091
5.1酸性水系电解液094
5.1.1电化学双电层电容器094
5.1.2赝电容电容器095
5.1.3混合型电容器095
5.2碱性水系电解液097
5.2.1双电层电容器097
5.2.2赝电容电容器097
5.2.3混合型电容器099
5.3中性水系电解液099
5.3.1双电层超级电容器100
5.3.2赝电容电容器101
5.3.3混合型电解质103
5.4水系电解液的添加剂106
5.4.1氧化还原添加剂液体电解质106
5.4.2氧化还原活性液体电解质111
参考文献113
第6章有机电解液119
6.1双电层超级电容器有机电解液122
6.1.1电解质盐124
6.1.2有机溶剂132
6.1.3添加剂142
6.2赝电容超级电容器有机电解液143
6.3混合型超级电容器有机电解液144
参考文献145
第7章离子液体电解质(液)151
7.1纯离子液体电解质155
7.1.1非质子型离子液体155
7.1.2质子型离子液体157
7.1.3功能化离子液体158
7.2离子液体二元体系电解质163
7.2.1离子液体与离子液体的混合163
7.2.2离子液体与有机溶剂混合电解液165
7.2.3离子液体与离子盐混合电解液166
参考文献175
第8章固态电解质179
8.1无机固态电解质181
8.2固态聚合物电解质183
8.2.1聚环氧乙烷(PEO)183
8.2.2聚丙烯腈(PAN)184
8.2.3聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)184
8.2.4聚偏氟乙烯(PVDF)185
8.2.5聚离子液体185
8.3凝胶电解质190
8.4复合固态聚合物电解质196
8.4.1添加无机材料型固态聚合物电解质196
8.4.2添加增塑剂型复合聚合物电解质197
8.4.3聚合型复合聚合物电解质198
参考文献198
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