目前，已經大規(guī)模商業(yè)化應用的電化學儲能技術的代表是蓄電池。相對于只能放一次電、不可充電的原電池（primary battery），蓄電池（rechargeable battery）也稱二次電池（secondary battery）。

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對鋰離子電池而言，由于采用較高電壓充/放電 （4.5 V/3.5 V）、易燃有機電解液以及薄層卷筒結構， 使用鋰離子電池的個人電器和電動汽車發(fā)生起火和爆炸的事件時有發(fā)生。

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近年來，另一種得到廣泛重視的電化學儲能裝置是超級電容器，其學術名稱是電化學電容器（electro? chemical capacitor）。

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它有兩種類型：雙電層電容器（electric double layer capacitor）和贗電容器（pseudoca? pacitor）

贗電容器儲能是通過“電極/活性物質”界面上有電子轉移的化學反應來實現的。這一點與蓄電池類似，也就是兩種器件的電極上都發(fā)生了法拉第過程（Faradaic process）。

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但是，由于充放電循環(huán)過程中，同時有電子和離子出入贗電容活性材料，多次循環(huán)必然帶來材料疲勞損傷，導致贗電容器循環(huán)壽命與蓄電池相似，卻遠遜于雙電層電容器。

如果將雙電層電容電極材料和贗電容電極材料進行有效復合，應該得到能量密度高且循環(huán)壽命長的電極材料。

2008年，歐洲最大的能源公司之一——E.ON公布了他們支持的由英國諾丁漢大學提出的結合動力電子技術（power electronics），將超級電容器電極材料和蓄電池電極材料組合成“超級電容池”，用于電網儲能和調峰的研發(fā)計劃。

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（a）超級電容器-蓄電池混合型儲能裝置（亦稱超級電容池）示意（若圖中電池電極相關的陽離子為鋰（或鈉）離子，該裝置也被稱為鋰（或鈉）離子電容器， 或者混合型離子電容器）

（b）電容電極（左）和電池電極（右）的循環(huán)伏安譜

（c）超級電容池（藍線）及其電池正極（紅線）和電容負極（綠線）充放電曲線示意

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在電化學儲能研究相關文獻中，一個長期存在的問題是概念混用。

近年來，與超級電容器及材料相關的研究和應用有了快速發(fā)展，也有大量研究工作發(fā)表。僅2018年，Web of Science就收錄了與超級電容器、超級電容池相關的研究論文5400余篇（關鍵詞：supercapacitor、super? capattery或ion capacitor）。

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其中，與鋰、鈉離子電容器， 混合型離子電容器以及超級電容池相關綜述論文有10 篇。進行對比后，選擇其中兩篇作簡要介紹和評述。

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紐約州立大學Ding以“混合型離子電容器”（hybrid ion capaci? tor，HIC）為名稱，對各種由“電容電極-電池電極”這一方式組合的電化學儲能器件進行了較為系統的介紹。

根據他們的觀點，HIC的發(fā)展起源于“水系非對稱超級電容器”（asymmetric aqueous ultracapacitors）的研究（早期文獻中的ultracapacitor 與supercapacitor 都是商業(yè)用 詞，都可翻譯為超級電容器，等同于電化學術語中的電化學電容器）。

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水的熱力學分解電壓在室溫和常壓下只有1.26 V，而有機電解液的電位窗口一般都較寬（高于2.5 V）。因此，重點介紹了適用于有機電解液的鋰離子電容器和鈉離子電容器以及相關正、負電極材料；同時，他們對這兩類HIC技術面臨的發(fā)展和挑戰(zhàn)進行了起因和前瞻性分析。

收集的數據顯示，鋰離子電容器電極材料中， 碳基材料負極的工作電位最低（負）。相對于Li/Li⁺參比電極的電位為0~0.40 V，比容量為360~1200 mAh/g，其中摻雜型碳（doped carbon）負極的比容量可超過1000 mAh/g。

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其他負極材料包括Fe₂O₃、MnO、MoS的比容量 可以達到400~1400 mAh/g，負極電位為0.60~1.2 V，高（正）于碳基負極材料。

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相對于負極材料而言，可以選擇的正極材料較少。其中，活性碳正極是電容電極，電位范圍較寬（2.80~4.50 V），但是比容量小于40 mAh/ g。其他正極材料皆為蓄電池電極材料，包括LiFePO₄、 LiNi_0.5Mn_0.5O₄以及傳統材料——LiCoO₂。

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對鈉離子電容器的數據分析顯示，其正、負極的電位范圍與鋰離子電容器情況類似，但是比容量低很多，負極最高比容量是 300 mAh/g，而正極最高只有100 mAh/g左右。

該文章列出的參考文獻多達436篇，是一篇覆蓋面較全的綜述論文。但是，在該文中陰極（cathode）、陽極（anode）、正極（positive electrode）、負極（negative elec? trode）混合使用，比能量（Wh/kg）、比功率（kW/kg）、能量密度（Wh/L）與功率密度（kW/L）不分，此外，對電容電極行為的界定亦不夠清析。

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文獻：Ding J, Hu W, Paek E, et al. Review of hybrid ion capacitors: from aqueous to lithium to sodium[J]. Chemical reviews, 2018, 118(14): 6457-6498.

在另一篇綜述論文中，科學技術與工程研究所Akinwolemiwa與Chen從基礎概念和工程設計的角度出發(fā)，對超級電容池的充放電行為和機理作了詳細介紹、解釋和分析。

文獻：陳政. 超級電容池及其 2018 年基礎研究回眸[J]. 科技導報, 37(3): 102-108.

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（a）含二茂鐵基團的惰性聚合物修飾電極在水性電解質中的循環(huán)伏安譜；?

（b）典型的贗電容材料氧化錳修飾電極在水性電解質中的循環(huán)伏安譜；?

（c）與不同儲電機理相關聯的能帶理論示意

在超級電容池的制造方面，Akinwolemiwa 與Chen介紹了近期發(fā)表的雙極板內部串聯、制作超級電容池電堆的設計和驗證研究工作。

（a）由鈦雙極板內部串聯的超級電容池堆分解示意

（b）鈦雙極板串聯19個水電解液單池得到21V超級電容池堆的循環(huán)伏安譜

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對于超級電容器-蓄電池混合裝置的名稱，由于目前文獻中已有的一些名稱是局限于特殊電極材料和相關電極反應的，而且每個單池中都存在蓄電池電極反應，這些混合型裝置已經不是電容器了。超級電容（電）池則可以清楚地表明它是一種新型裝置，與超級電容器和蓄電池相關，但又有本質上的不同。

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由于資源豐富，鈉離子超級電容池的研發(fā)是另一個熱點。但是，鈉離子電極材料的一個缺點是需要進行預先鈉離子活化。

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南京工業(yè)大學Li將Fe_1-xS做成正極，與活性碳負極和用乙醚配制的電解液匹配制成鈉離子電容器，獲得的比電量、比能量和比功率分別為340 mAh/g、88 kWh/kg和11.5 kW/kg。

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文獻：Li S, Chen J, Gong X, et al. A Nonpresodiate Sodium‐Ion Capacitor with High Performance[J]. Small, 2018, 14(50): 1804035.

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日本關西大學Hirota以鋰離子、乙-甲基米唑陽離子和雙氟磺酰亞胺陰離子[1-ethyl-3-methyl imidazolium，bis(fluoro? sulfonyl)imide]組成的離子液體作為電解液，并與傳統的有機LiPF₆電解液在含有多孔碳電極的鋰離子電容器單池中進行測試和比較。

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文獻：Hirota N, Okuno K, Majima M, et al. High-performance lithium-ion capacitor composed of electrodes with porous three-dimensional current collector and bis (fluorosulfonyl) imide-based ionic liquid electrolyte[J]. Electrochimica Acta, 2018, 276: 125-133.

結果表明，離子液體有利于提高單池的充放電功率和增寬工作溫度范圍；尤其是在0℃的低溫測試中，離子液體單池的放電容量明顯高于傳統有機電解液單池。

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水系裝置在充放電速度、原料和生產成本、安全性能以及對環(huán)境影響等方面仍然具有優(yōu)勢。

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巴哈蒂爾大學Surendran在碳納米纖維（NCF）表面包覆 NiCoP，得到了既具有電催化活性，又有高儲能容量的復合電極材料。對以該材料為電極組裝的對稱型水系超級電容池進行測試

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文獻：Surendran S, Shanmugapriya S, Sivanantham A, et al. Electrospun carbon nanofibers encapsulated with NiCoP: a multifunctional electrode for supercapattery and oxygen reduction, oxygen evolution, and hydrogen evolution reactions[J]. Advanced Energy Materials, 2018, 8(20): 1800555.

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超級電容池的特點是儲能機理同時包括電容性（capacitive）和非電容性（non-capacitive）儲電過程。對于非電容性電子轉移反應，反應活性物質可以負載在電極上，但也可以存留在電解液中。

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武漢大學工業(yè)科學研究院Akinwolemiwa在對稱型和非對稱型活性炭超級電容器的水系電解液中加入具有氧化還原活性的KBr和KI，并考察了相應的充放電行為。

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文獻：Akinwolemiwa B, Wei C, Yang Q, et al. Optimal Utilization of Combined Double Layer and Nernstian Charging of Activated Carbon Electrodes in Aqueous Halide Supercapattery through Capacitance Unequalization[J]. Journal of The Electrochemical Society, 2018, 165(16): A4067-A4076.

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從技術層面上講，超級電容池同時具有超級電容器和蓄電池優(yōu)點，因此，工業(yè)化規(guī)模驗證是目前和不遠將來的一個主要研發(fā)方向。