與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器具有更大的比電容、更高的能量密度、更長的使用壽命等特點(diǎn)，而與鋰離子電池相比，超級電容器又具有更高的功率密度、更長的使用壽命及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。超級電容器在未來儲能器件領(lǐng)域占有絕對的優(yōu)勢，在軍事、混合動力汽車、智能儀表等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　隨著社會的快速發(fā)展和人口的急劇增長，資源消耗日益增加，能源危機(jī)迫在眉睫，因此，尋找清潔高效的新能源與能源存儲技術(shù)及裝置已成為備受關(guān)注的研究課題。與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器具有更大的比電容、更高的能量密度、更長的使用壽命等特點(diǎn)，而與鋰離子電池相比，超級電容器又具有更高的功率密度、更長的使用壽命及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。超級電容器在未來儲能器件領(lǐng)域占有絕對的優(yōu)勢，在軍事、混合動力汽車、智能儀表等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能器件，通過在電極材料和電解質(zhì)界面快速的離子吸脫附或完全可逆的法拉第氧化還原反應(yīng)來存儲能量，根據(jù)儲能與轉(zhuǎn)化機(jī)制的不同可將超級電容器分為雙電層電容器（Electric double layer capacitors，EDLC）和法拉第準(zhǔn)電容器（又叫贗電容器，Pseudocapacitors）。雙電層電容器是建立在雙電層理論基礎(chǔ)之上的，1879年，Helmholz發(fā)現(xiàn)了電化學(xué)界面的雙電層電容性質(zhì);1957年，Becker申請了第一個(gè)由高比表面積活性炭作電極材料的電化學(xué)電容器方面的專利（提出可以將小型電化學(xué)電容器用做儲能器件）;1962年，標(biāo)準(zhǔn)石油公司（SOHIO）生產(chǎn)了一種6V的以活性碳（AC）作為電極材料、以硫酸水溶液作為電解質(zhì)的超級電容器，1969年，該公司首先實(shí)現(xiàn)了碳材料電化學(xué)電容器的商業(yè)化;1979年，NEC公司開始生產(chǎn)超級電容（Super CaPACitor），開始了電化學(xué)電容器的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。隨著材料與工藝關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，產(chǎn)品質(zhì)量和性能不斷得到穩(wěn)定和提升，到了九十年代末開始進(jìn)入大容量高功率型超級電容器的全面產(chǎn)業(yè)化發(fā)展時(shí)期。超級電容器作為電化學(xué)能源存儲領(lǐng)域的前沿研究方向之一，近十年內(nèi)有多個(gè)突破性工作，其發(fā)展也向著小型化、柔性化、平面化等方向發(fā)展。

　　石墨烯在實(shí)驗(yàn)室中是2004年被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈˙杰姆和克斯特亞˙諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。石墨烯具有優(yōu)異的電導(dǎo)性、超高的比理論表面積、穩(wěn)定的物理化學(xué)特性等特點(diǎn)，因此石墨烯基超級電容器具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，如高的比容量、極長的壽命、極小的阻力等。目前石墨烯基超級電容器研究成為儲能領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，石墨烯基電極材料有望全面超越傳統(tǒng)碳材料而得到廣泛應(yīng)用。然而石墨烯團(tuán)聚導(dǎo)致的低表面積和長離子傳輸路徑嚴(yán)重限制了石墨烯基電容器的應(yīng)用價(jià)值，因此人們一直致力于制備大比表面積、短離子傳輸路徑的石墨烯基電極材料。

　　圖1 商業(yè)超級電容器實(shí)物圖（a， b），混合動力汽車中的超級電容器電源（c）