综述：超级电容器的科学技术及其应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了超级电容器（SCs）的储能机制与材料进展，重点分析了导电聚合物、碳材料、金属氧化物及其复合材料的性能指标（如能量/功率密度、循环寿命），并探讨了SCs在引擎扭矩补偿和再生制动中的应用潜力，为新能源存储领域提供重要参考。

　　

超级电容器的储能机制与材料创新

Abstract

超级电容器（SCs）因其长循环寿命、高功率密度和环境友好特性成为能源存储领域的研究热点。其核心在于采用高比表面积电极材料和超薄电解质，通过双电层储能（EDLCs）和赝电容（pseudocapacitance）两种机制实现高效能量存储。

材料与技术进展

碳基材料（如活性炭、石墨烯）凭借>3000 m²/g的比表面积主导EDLCs领域，而金属氧化物（如RuO₂）和导电聚合物（如聚苯胺）则通过氧化还原反应提供更高比电容。最新研究显示，MnO₂/碳纳米管复合材料可将能量密度提升至50 Wh/kg，同时保持10⁵次循环稳定性。

性能评估体系

关键指标包括：

1. 1.

   功率密度（可达10 kW/kg）

2. 2.

   能量密度（5-50 Wh/kg）

3. 3.

   自放电率（<5%/天）

   有机电解液虽能提高工作电压至3.5V，但水基电解液更环保且成本更低。

工程应用突破

在内燃机领域，SCs通过"扭矩补偿"解决小排量涡轮增压引擎低速扭矩不足问题。实验证明，48V SCs系统可回收制动能量达60%，并在加速时提供额外200 N·m扭矩。混合电容器（如锂离子电容器）正成为新能源汽车启停系统的新选择。

未来挑战包括开发多孔分级结构电极材料和新型离子液体电解质，以突破能量密度瓶颈。SCs与电池的混合储能系统可能是下一代新能源技术的突破口。