当今世界气候变化和环境问题日益 加剧，特别是温室气体的排放导致的全 球变暖，引起了海平面上升、冰川退缩等 一系列破坏自然生态系统平衡问题的出 现。为了防止剧烈的气候变化对人类造 成伤害，各国政府纷纷加入《联合国气候 变化框架公约》，并鼓励研究与应用新型 可再生能源来替代化石燃料。对于太阳 能和风能等可再生能源，由于资源丰富， 近几年其装机容量迅速增加。但是，这 些可再生能源受环境因素的影响，不能 保证实时供应。同时，各地资源分布的 不均衡也致使其使用范围受限制。而电 能，这种灵活、高效、成熟的能量形态赋 予了可再生能源应用腾飞的翅膀，将成 为可再生能源主要的存贮方式。而近几 年来，随着物联网时代的到来，手机等智 能终端越来越普及，信息传感设备的更 加智能化和小型化要求在更小的体积内 实现更多的技术应用，这对其电能存贮 系统的能量密度和输入输出功率提出了 更高的要求。因此，关于电能存贮的研 究受到广泛关注。 目前常用的电能存贮系统主要分为 锂离子电池和电容器。锂离子电池是索 尼公司于1990 年最先提出的，经过多年 发展，虽然成本高，但由于具有较高的能 量密度（180Wh·kg^-1），目前仍是应用最 广的电能量存贮系统。但是，锂离子电 池的充放电过程属于化学氧化还原反 应，受电解质扩散控制，其功率密度较 低，充放电稳定性不高，可重复使用次数 也有限。而传统的电容器充放电只是物 理过程，电解质离子吸附在电极表面，能 在数秒内完成充放电过程，其功率密度 能达到10kW·kg^-1。由于不存在化学过 程，电容器的重复使用次数能够达到数 十万次。但是，正因为电容器的电荷只 能贮存在电极有限的表面上，其能量密 度远低于锂离子电池。超级电容器作为 一种新型电容器，则被期望能够综合锂 离子电池和传统电容器两者的优点。 超级电容器根据电荷存贮机理可以 分为电化学双电层电容器和赝电容器。 电化学双电层电容是离子在电极表面附 近发生物理吸附所引起的，电极的面积 越大，离子在电极表面吸附的就越多，电 容也越大，因此，提高电化学双电层电容 的关键在于使用具有高比表面积和良好 电导性的电极材料。目前关于石墨烯、 碳纳米管等碳材料的研究较多；同时，也 有研究表明，多孔材料的结构如孔径尺 寸和分布对电容也会产生影响，通过对 材料的结构进行设计优化，可以获得较 高的电容。虽然电化学双电层电容具有 优越的功率密度和充放电稳定性，然而， 它具有能量密度较低的缺点。 电化学赝电容，和锂离子电池类似， 是通过电池材料上的活性物质表面的可 逆氧化还原反应产生的化学能来将电能 存贮和释放的，因此具有较高的能量密 度。这类活性材料主要包括过渡金属氧 化物和导电高分子材料。但是由于存在 氧化还原反应，赝电容和锂离子电池一 样，其功率密度和充放电稳定性不高。 综上所述，获得具有电化学双电层 电容和电化学赝电容两者优点的超级电 容器——既具有较高功率密度，又有较 高能量密度——已成为研究人员的共 识。目前电极材料的研究热点主要是石 墨烯等导电碳材料和导电高分子材料与 具有较高电化学赝电容的过渡金属氧化 物等材料的复合^[1]。有研究人员提出建 立所谓“纳米复合超级电容器”的概念， 这种复合超级电容器的正负电极材料是 将钛酸锂等锂离子电池材料嵌入到活性 炭或其他碳材料模板中^[2]。这样既克服 了超级电容器能量密度低的缺陷，又保 证了电化学双电层电容较高的功率密度 的优点。 超级电容器的研究除了获得具有优 异的电化学性能之外，在实际生产应用 中成本的降低也是重要的目标之一。柔 性电子技术，作为一种新兴电子技术，极 大地降低了电子器件的制造成本，并将 带来一场电子革命。手机、可穿戴电子 设备和电子屏等器件的柔性化将成为未 来发展的趋势，而柔性超级电容器作为 一种柔性的电能贮存器件，也将拥有广 阔的市场需求。柔性超级电容器不仅仅 要求电极材料本身具有优越的电化学性 能，也要能够与柔性材料结合成具有高 柔性的电极。目前研究较多的柔性材料 包括金属（包括铝、铜、钛等）、碳材料（包 括石墨烯、碳纳米管、碳纤维等）、织物 （包括纤维、棉花和涤纶）、导电高分子等 材料^[3]。而如何在柔性基底上获得较高 的电容特性，仍须继续深入研究。 目前，超级电容器所具备的性能，不 管是电化学性能还是成本控制，暂时都 还不能达到人们的期望。因此，关于超 级电容器的研究仍将继续，而对超级电 容器能量存贮机理的深入探析与理解， 以及各种新型材料的研发与问世，将大 大促进高性能超级电容器的发展，最终 使之成为实用化、低成本、高性能的新能 源产品。

（编辑 王丽娜）