引言随着科学技术的发展，人类生活环境的提高，对能源的要求也越来越多样化，对储能元件要求其具有更高的能量密度和功率密度来替代或者辅助当前使用的电池。发展电动汽车以及大功率脉冲电源的要求更促使了对新型储能元件的研制。
超大容量电容器又称电化学电容器超级电容器超高电容器等超大容量电容器有着法拉级的超大电容量，比传统电容器高，不需要维护和保养，寿命长，是种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件。在移动通讯信息技术工业领域消费电子电动汽车航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景12.世界各国都给予了高度重视，并将其作为重点开发项目和战略研究进行研发。在电化学电容器的研究开发过程中，电极材料是决定超大容量电容器性能的两大关键因素电极材料和电解液之。
根据电极材料的不同可将电容器分为炭电极电容器金属氧化物基电容器和导电聚合物基电容器。本文简要地总结和评述了金属氧化物基超大容量电容器的原理和特点及其电极材料1超大容量电容器的原理超大容量电容器按原理可分为双电层电容器士如双电层电容器的原理是利用界面双电层来存储电荷。双电层电容器的电极通常为具有高比面积的多孔炭材料。目前常用的炭材料有活性炭粉末活性炭纤维炭黑碳气凝胶碳纳米管玻璃碳网络结构炭以及某些有机物的炭化产物。赝电容，也称法拉第准电容，是指在电极面或体相中的维或准维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应。产生和电极充电电位有关的电容。电极物质发生了包括电子传递的法拉第反疴，但是它的充放电行为却更象个电容器而不是加法尼电池，具体衣现为，电池系统的电压随充人或放出电荷量的多少而呈线性变化。当对电极加个随时间线性变化的外电压3，士=75时，可以观察到个近乎常量的充放电流或电容1=0.1士0.
2金属氧化物超大容量电容器的研究进展2.1氧化钌基赝电容电容器目前研究最为成功的金属氧化物基电容器主要是氧化钉味5，水溶液体系。只2电极材料可形成极高的比电容贵，具有良好的导电性，并且在1250；溶液中稳定，是种性能优异尺，2和2受到重视，佴由于价格昂贵，早期的研究主要应用于航空航天和军工领域的超大容量电容器。电极材料制备多采用热分解氧化300，800，钌化合物方法来制备氧化钌晶体，利用这种方法制备电容器具有高比容最及高比功率等优点。
对于以晶体赝电容机理汀哪抓等工认为是尺必面存在如下反应通过汗1转移，2，使金属氧化物结构得到电平衡，其基本原理是在氧化还原反应过程中，水合金属氧化物中的只在电极面发生1嵌人和迁出，改变了氧化物的状态。21叩等研究无定型只，2.，电极材料日的赝电容机理，认为只尺，在充放电时，电化学过程大致如下Wi±HRuOrHRu02极的完全充电状态。
但是氧化钉价格昂贵，不易实现商品化。目前主要采取以下儿种方法改善氧化钉电极的性能下制得了无定型尺，22，结果发现单电极的比容量高达768.他们认为用热分解氧化法制备电极，由于分解温度高，制得的电极材料为晶体结构，结晶性的只，=刚性大，很难膨胀，质子化反应只在尺2面进行。而用5，81法制得的无定型只1232，赝电容不只限于面，质子易于扩散到内部，发生氧化还原反应。只21电极在固相面固液界面间以及体相内部存储电荷，内部的多孔结构利于的传输及内部尺，+的利用。这样赝电容不仅在电极面，而且也深人到电极内部进行，整体电极的活性物质均得到利用。，使用各种方法制备大比面积的尺2作电极活性物质。尺3以等，将沉积在粗糙基体的面叫叩抑将尺覆盖在炭黑及炭纤维等具有大面积材料上，都增大了比面积。，如，2电极活性物质与其他的金属氧化物如丁2802 120，322050等混合制备成复合金属氧化物，提高只02分子分散的涂布法，以达到减少只，2用量，同时提高材料容量的目的，来满足超大容量电容器电极活性物质的要求。近年来，丁吐3如等7使用阳4；1法先后成功制备了心0=活性物质与01的混合物与1的混合物与丁2的混合物与吕的混合物等活性物质中以只乃电极效果最好。另外在这方面做了相应工作的还有丁83；等，他们制备了+13203电极活性物质。大量的研究工作证明汛2中掺加其他惰性金属氧化物不但可以减少尺2的用量，同时可以加大活性物质的比容量。，有不少研究者将尺，02与炭材料聚合物等材料制成复合电极材料，也取得了良好的效果。Evans等8将80ㄇ的无定型RuO2和20的炭黑混合制成薄膜电极，其比容量达到570，在200，将薄膜沉积在丁3基体上，最大比容量可达590.循环800000次，容量变化不明显。2叫等，将活性炭加人到02托0中制得复合电极，电极的孔隙率和吸附电解液都有明显的增加，组装的电容器放电电流密度高达。57，爪2，充放电效率达80.1等1将尺12粒子和碳气凝胶混合，制得了比电容超过2004的电极。⑤Liu等⑴用KOH活化处理RuO=颗粒，使其层状化，达到利用如2层间隙提高如02的容量，减少钉化合物的用量另外，还有研究者从制备工艺的角度研究氧化钌基赝电容。
阳161法工艺比较复杂，不易控制，因此需要寻找另种方法来替代；1861法制备水合氧化钌。只13等〃以循环伏安电镀法在丁；基片上沉积只，2.氏该方法操作简单，易于控制，研究发现，其沉积动力学与循环伏安扫描次数低电压限制循环伏安扫速镀液温度和，只值及只，2，的浓度有关，其性能接近3，161法。这方面的研究仍在继续。
对于氧化钌基超大容量电容器产品化研究最为成功的当数美国，阳公司，其已经开发出来的封装好的原型主要有15，125和100正，其能量密度大约为0.5，0.6，功率密度大约为200以8.这对各国研究者都是极大的鼓舞。
22廉价材料替代氧化钌的研究进展在对氧化钉基赝电容研究的同时，不少研究者正积极寻找用廉价的过渡金属氧化物及其他化合物材料来替代氧化钌。氧化镍和氧化锰在电池工业中作为电极材料直是人们研究的对象。有关其物理化学结构制备方法等方面已经有了较全面透彻的研究。因此目前寻找替代品主要从氧化镍氧化锰等着手。
