為了應(yīng)對長期、大規(guī)?；茉春拖嚓P(guān)技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的各種負(fù)面影響，持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和文明建設(shè)，近年來，科技發(fā)展主要方向之一是可再生能源的利用和相關(guān)技術(shù)。其中能源轉(zhuǎn)換和儲存技術(shù)的發(fā)展對可再生能源的有效利用起著關(guān)鍵作用。

在各種已知的能源轉(zhuǎn)換和儲存技術(shù)中，電化學(xué)技術(shù)受到各國青睞，發(fā)展迅速。原因之一是大多數(shù)電化學(xué)技術(shù)是通過“電能-化學(xué)能-電能”的轉(zhuǎn)換這一簡單途徑來達(dá)到應(yīng)用目的，能源效率較高。也許由于其直接效果是儲存電能（充電）與釋放電能（放電），表觀上沒有能量轉(zhuǎn)換，因此在近期文獻(xiàn)中普遍被稱為“電化學(xué)儲能”（electrochemical energy storage，EES）。另一個原因是電化學(xué)儲能主要是通過模塊型（組裝特征與兒童搭積木特征類似）的各種蓄電池（包括液流電池，redox flow battery）、超級電容器（supercapacitor）以及本文將介紹的超級電容池（supercapattery）來實(shí)現(xiàn)的，因此，電化學(xué)儲能裝置可以通過合適的方式組合，達(dá)到不同規(guī)模的應(yīng)用，例如個人電器、電動汽車、軌道交通、風(fēng)能電場以及電網(wǎng)調(diào)峰等。當(dāng)然，電化學(xué)儲能裝置還具有其他優(yōu)勢，包括性能穩(wěn)定、儲能密度高、充放電速度快、循壞壽命長、對地理與溫度等環(huán)境變化耐受性好、廢棄裝置和材料可回收和再生等。需要指出的是，電化學(xué)儲能的優(yōu)勢是在資源、制造、性能等技術(shù)層面上，在具體應(yīng)用領(lǐng)域的商業(yè)前景則和資源、環(huán)境以及相關(guān)競爭技術(shù)有關(guān)。例如在地理?xiàng)l件允許的情況下，建設(shè)抽水電站對規(guī)模較大和規(guī)律性強(qiáng)的儲能應(yīng)用可能是更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)選擇。限于篇幅，本文主要介紹超級電容池的概念、原理以及 2018年相關(guān)研究進(jìn)展和技術(shù)應(yīng)用前景，不涉及與非電化學(xué)儲能技術(shù)的比較。

目前，已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的電化學(xué)儲能技術(shù)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）。例如早期開發(fā)的、使用硫酸為電解液的鉛酸蓄電池以及近期大規(guī)模應(yīng)用的使用有機(jī)電解液的鋰離子電池。蓄電池初期發(fā)展主要是為小規(guī)模儲能應(yīng)用，例如家用電器、備用照明電源、內(nèi)燃機(jī)啟動等。鋰離子電池作為蓄電池產(chǎn)業(yè)的“驕子”，近年來得到快速發(fā)展，特別是手機(jī)和新能源汽車對鋰離子電池的大量需求，更促進(jìn)了相關(guān)材料和制造工藝的改善和提高。蓄電池（尤其是鋰離子電池）的特點(diǎn)是儲能密度（單位體積內(nèi)儲存的能量）和比能量（單位質(zhì)量中儲存的能量）高、儲存時間長、攜帶便利；不足之處是充放電速度慢、循環(huán)壽命短、資源和制造價格高。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(jī)電解液以及薄層卷筒結(jié)構(gòu)，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。基于同樣原因，廢棄鋰離子電池的回收和再利用也是具有很高安全挑戰(zhàn)性的研發(fā)課題。

近年來，另一種得到廣泛重視的電化學(xué)儲能裝置是超級電容器，其學(xué)術(shù)名稱是電化學(xué)電容器（electro-chemical capacitor）。它有兩種類型：雙電層電容器（electric double layer capacitor）和贗電容器（pseudoca-pacitor）。嚴(yán)格地說，雙電層電容器儲能是通過在電極和電解液的界面上累積電荷來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個電極（正極）的電位升高，其表面產(chǎn)生正電荷累積時，附近電解液中的負(fù)（陰）離子在電場作用下向該電極遷移并發(fā)生電吸附而累積在其表面。與此同時，該電極的對電極（負(fù)極）的電位會相應(yīng)降低，導(dǎo)致負(fù)電荷在電極表面累積，附近電解液中的正（陽）離子亦會在負(fù)極上吸附累積。相反電荷在正負(fù)極上的累積以及相應(yīng)的電極電位差別（即電壓的存在），實(shí)現(xiàn)了電能的儲存。由于離子的電吸、脫附過程速度很快，并且基本不涉及化學(xué)反應(yīng)，所以雙電層電容器的充放電是完全或高度可逆的，充放電速度（功率）和能源效率比蓄電池高很多。

贗電容器儲能是通過“電極/活性物質(zhì)”界面上有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。為保持電極內(nèi)部的電中性，電子轉(zhuǎn)移必然引起“活性物質(zhì)/電解液”界面上相應(yīng)離子的轉(zhuǎn)移。這一點(diǎn)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），不同之處是蓄電池中電極反應(yīng)涉及的是定域價電子（localised valence electrons）的轉(zhuǎn)移，電極的電位變化遵循能斯特方程（Nernst equation）。贗電容器中電極反應(yīng)是由離域價電子（delocalised valence electrons）的轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)的電極電位與電極上通過的電量成正比，與電容器中的電極相同。由于理想電容器中的“電極/介質(zhì)”界面上電荷只是吸附累積，但不穿過界面，也沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，因此，由離域價電子通過“電極/活性物質(zhì)”界面并導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而獲得的電容性電荷儲存被稱為贗電容。雙電層電容器儲存電荷發(fā)生在二維界面上，贗電容器是在活性材料內(nèi)部的三維空間中以原子或分子為單位來儲存電荷的。因此，贗電容器的能量密度和比能量更高。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(dǎo)致贗電容器循環(huán)壽命與蓄電池相似，卻遠(yuǎn)遜于雙電層電容器。

顯然，如果將雙電層電容電極材料和贗電容電極材料進(jìn)行有效復(fù)合，應(yīng)該得到能量密度高且循環(huán)壽命長的電極材料。這種預(yù)測在很多文獻(xiàn)中得到驗(yàn)證。相關(guān)研究的一個成功方法是，在具有納米尺度和結(jié)構(gòu)的雙電層電容材料（例如碳納米管或石墨?。┑谋砻嫔仙梢粚泳哂醒趸€原活性的贗電容電極材料或者蓄電池電極材料，這類復(fù)合材料的儲電機(jī)理同時包括電容儲電（capacitive charging）和電化學(xué)反應(yīng)儲電（也稱法拉第過程儲電，F(xiàn)aradaic charging），已經(jīng)有很多成功研究的相關(guān)報(bào)道；另一種方法是將電容電極和電池電極配對，選用合適的電解液，組裝成混合型電化學(xué)儲能裝置，如圖 1（a）所示，其電化學(xué)行為特征分別由圖 1（b）中的循環(huán)伏安譜（cyclic voltammogram，CV）和圖1（c）中的恒電流充放電（galvanostatic charging-discharging，GCD）曲線代表。

圖1  超級電容池結(jié)構(gòu)與電化學(xué)特征

這些混合型裝置在早期研發(fā)過程中，被研究者賦予了各種不同的名稱，例如鋰離子電容器、混合型超級電容器、混合型離子電容器等。這些名稱各有不同含義，很容易被誤以為是完全不同的技術(shù)，顯然不利于混合型儲能技術(shù)的發(fā)展。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(xué)提出的結(jié)合動力電子技術(shù)（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(wǎng)儲能和調(diào)峰的研發(fā)計(jì)劃。超級電容池這一名稱開始出現(xiàn)在科學(xué)文獻(xiàn)中，而國內(nèi)也有人將其翻譯為“超級電容電池”。需要指出的是，超級電容池是作為一個“超級電容器-蓄電池”混合型電化學(xué)儲能器件的統(tǒng)一名稱而提出的，但是其工作原理在前期的鋰離子電容器等研發(fā)計(jì)劃中就已經(jīng)提出和驗(yàn)證了。另外，作為一個新的名稱，超級電容池近年來逐漸被更多學(xué)者和研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)可和使用。Web of Science、Scopus、Google Scholars 等科學(xué)數(shù)據(jù)庫中選錄的已發(fā)表的與超級電容池相關(guān)的研究論文開始增加。

在電化學(xué)儲能研究相關(guān)文獻(xiàn)中，一個長期存在的問題是概念混用。例如超級電容器，也稱電化學(xué)電容器，其充放電行為的原理預(yù)期和實(shí)際測試都應(yīng)該與傳統(tǒng)電容器相同，但是與蓄電池的充放電行為有很大區(qū)別。具體到電化學(xué)測試方式和結(jié)果，蓄電池電極材料的 CV上至少有一對氧化和還原電流峰（圖 1（b）和圖 2（a）），相關(guān)的 GCD曲線上則會出現(xiàn)電位平臺（圖 1（c），電池電極）。超級電容器或電容性材料的 CV應(yīng)該是矩形或接近矩形（參見圖1（b）和圖 2（b）），而 GCD曲線則是直線形（單一次的充電或者放電）或者三角形（連續(xù)充電和放電）。然而，很多已發(fā)表的研究論文并沒有區(qū)分蓄電池電極材料和電容電極材料之間的顯著不同，而是將一些有明顯蓄電池電極材料特征的材料作為電容電極材料來分析和報(bào)道。一個典型的例子是具有典型蓄電池電極特征的氧化鎳及其衍生材料。值得注意的是，2018年，有不少作者在報(bào)道與氧化鎳基電極材料相關(guān)的研究時，將其與典型電容電極材料結(jié)合制作成超級電容池，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這種趨勢有利于理順和厘清過去文獻(xiàn)中的一些概念混淆的超級電容器的研究結(jié)果。

圖2  兩種法拉第儲能材料循環(huán)伏安譜及相關(guān)能帶理論特征

近年來，與超級電容器及材料相關(guān)的研究和應(yīng)用有了快速發(fā)展，也有大量研究工作發(fā)表。僅 2018 年，Web ofScience就收錄了與超級電容器、超級電容池相關(guān)的研究論文 5400余篇（關(guān)鍵詞：supercapacitor、supercapattery或 ion capacitor）。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(guān)綜述論文有10篇。作者進(jìn)行對比后，選擇其中兩篇作簡要介紹和評述。

Ding等以“混合型離子電容器”（hybrid ion capacitor，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(xué)儲能器件進(jìn)行了較為系統(tǒng)的介紹 。根據(jù)他們的觀點(diǎn)，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(xiàn)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(xué)術(shù)語中的電化學(xué)電容器）。水的熱力學(xué)分解電壓在室溫和常壓下只有 1.26 V，而有機(jī)電解液的電位窗口一般都較寬（高于 2.5 V）。因此，Ding 等重點(diǎn)介紹了適用于有機(jī)電解液的鋰離子電容器和鈉離子電容器以及相關(guān)正、負(fù)電極材料；同時，他們對這兩類 HIC技術(shù)面臨的發(fā)展和挑戰(zhàn)進(jìn)行了起因和前瞻性分析。

Ding等收集的數(shù)據(jù)顯示，鋰離子電容器電極材料中，碳基材料負(fù)極的工作電位最低（負(fù)）。相對于Li/Li+參比電極的電位為0~0.40 V，比容量為 360~1200mAh/g，其中參雜型碳（doped carbon）負(fù)極的比容量可超過1000mAh/g。其他負(fù)極材料包括 Fe₂O₃、MnO、MoS 的比容量可以達(dá)到400~1400 mAh/g，負(fù)極電位為0.60~1.2 V，高（正）于碳基負(fù)極材料。相對于負(fù)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(tǒng)材料——LiCoO₂。對鈉離子電容器的數(shù)據(jù)分析顯示，其正、負(fù)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(fù)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(xiàn)多達(dá)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(fù)極（negative electrode）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。

在另一篇綜述論文中，Akinwolemiwa與 Chen從基礎(chǔ)概念和工程設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對超級電容池的充放電行為和機(jī)理作了詳細(xì)介紹、解釋和分析。對于充放電機(jī)理，他們認(rèn)為，電極上可以發(fā)生的、有電子轉(zhuǎn)移的法拉第反應(yīng)有兩種。第一種是傳統(tǒng)蓄電池電極上發(fā)生的反應(yīng)。這類反應(yīng)是由電極活性材料中的定域價電子（localised valence electrons）的轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)的，其電化學(xué)行為基本符合能斯特方程（Nernst equation），例如在 CV上表現(xiàn)為成對的氧化和還原電流峰，如圖 2（a）所示。第二種是贗電容電極上的反應(yīng)，由離域價電子的轉(zhuǎn)移來完成。其電化學(xué)行為基本不能用能斯特方程來描述，但是與傳統(tǒng)的電容器電極相似，即 CV是矩形的，如圖 2（b）所示。圖 2（c）對這兩類電極反應(yīng)及其與材料的價電子能級理論的關(guān)系作了進(jìn)一步說明。其中最左邊代表的是定域價電子，存在于電子絕緣體或溶液中的分子或離子，與能斯特方程對應(yīng)；最右邊是完全離域價電子，描述的是金屬等高導(dǎo)電材料，在不破壞材料的前提下，一般沒有氧化還原活性；絕緣體和導(dǎo)體之間是局域離域價電子，存在于很多本征半導(dǎo)體材料中，與贗電容對應(yīng)。

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(nèi)部串聯(lián)、制作超級電容池電堆的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證研究工作。圖 3顯示的是一個由鈦雙極板串聯(lián)的19個單池的超級電容池堆例子。這樣的內(nèi)部連接設(shè)計(jì)，由于相鄰的兩個單池共用了同一塊極板，因此所用極板的數(shù)量比外部連接要少很多。具體來說，如果需要連接n個單池，外部連接需要 2n塊極板，而雙極板內(nèi)部連接就只需 n+1塊極板。因此，對于 n值較大的電堆，可以大為節(jié)省電極集流體材料和提高電堆整體比能量和能量密度。應(yīng)該指出的是，雙極板內(nèi)部串聯(lián)設(shè)計(jì)，不僅適用于超級電容池，也適用于蓄電池和超級電容器。

圖3  雙極板內(nèi)部串聯(lián)超級電容池堆結(jié)構(gòu)和循環(huán)伏安譜

Akinwolemiwa與 Chen對目前電化學(xué)儲能研究中易被混淆的概念及其意義作了相關(guān)說明。除了上述關(guān)于贗電容電極反應(yīng)與蓄電池電池反應(yīng)的區(qū)別外，還包括能量密度、功率密度與比能量、比功率的區(qū)別。對于超級電容器-蓄電池混合裝置的名稱，他們的觀點(diǎn)是，由于目前文獻(xiàn)中已有的一些名稱是局限于特殊電極材料和相關(guān)電極反應(yīng)的，而且每個單池中都存在蓄電池電極反應(yīng)，這些混合型裝置已經(jīng)不是電容器了，因此也不應(yīng)再稱其為某電容器，或者某混合型超級電容器等，以避免使人產(chǎn)生誤解。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(guān)，但又有本質(zhì)上的不同。

2018年發(fā)表的論文中，與超級電容器-蓄電池混合儲能器件相關(guān)的名稱包括鋰離子電容器、鈉離子電容器、混合型離子電容器和超級電容池。與往年一樣，2018年超級電容池的研究重點(diǎn)集中在電極材料的制備和測試方面。一個明顯的熱點(diǎn)是以原生或廢棄生物質(zhì)為碳原，制備具有鈉米結(jié)構(gòu)的碳電極材料。例如，Arie等以桔子皮為原料，使用ZnCl₂對其進(jìn)行化學(xué)活化，制備出具有高比表面積的活性碳。當(dāng) ZnCl₂/桔子皮的質(zhì)量比為1:2時，得到活性炭的比表面積達(dá)1200m²/g，相應(yīng)的比電容達(dá)100F/g。Vadivazhagan等將玉米穗絲進(jìn)行碳化、活化，得到的活性碳材料的比表面積達(dá) 2550 m²/g。將獲得的活性碳制成對稱型鈉離子電容器，獲得了126~135 F/g的材料比電容，充放電電流可高至3 A/g，而最高比能量和比功率達(dá)到109 Wh/kg和12.2 kW/kg。

由于資源豐富，鈉離子超級電容池的研發(fā)是 2018年的另一個熱點(diǎn)。但是，鈉離子電極材料的一個缺點(diǎn)是需要進(jìn)行預(yù)先鈉離子活化。Li與合作者將 Fe_1-xS做成正極，與活性碳負(fù)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。

由于乙醚和其他常見有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)、易燃，因而在工業(yè)生產(chǎn)與產(chǎn)品的存放和應(yīng)用過程中，對安全有較高要求。使用有機(jī)電解液的一個主要原因是其較寬的電化學(xué)窗口以及由此決定的較高的單池工作電壓（2.5 V以上）。為了保持這種高電壓優(yōu)勢，避免易揮發(fā)、易燃的缺點(diǎn)，近期很多研究都致力于開發(fā)由幾乎不揮發(fā)、不燃燒的有機(jī)鹽構(gòu)成的離子液體電解液。例如，Hirota等以鋰離子、乙-甲基米唑陽離子和雙氟磺酰亞胺陰離子[1-ethyl-3-methyl imidazolium，bis(fluorosulfonyl)imide]組成的離子液體作為電解液，并與傳統(tǒng)的有機(jī)LiPF6電解液在含有多孔碳電極的鋰離子電容器單池中進(jìn)行測試和比較。結(jié)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(tǒng)有機(jī)電解液單池。

2018 年已發(fā)表的論文中，以超級電容池概念為中心的研究工作明顯比往年增加。通常情況下，水系電化學(xué)儲能裝置的比能量低于使用有機(jī)電解液的裝置。然而，水系裝置在充放電速度、原料和生產(chǎn)成本、安全性能以及對環(huán)境影響等方面仍然具有優(yōu)勢。因此，水系超級電容池技術(shù)的研發(fā)也是 2018年引人關(guān)注的一個方面。Surendran等在碳納米纖維（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(fù)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(jìn)行測試，獲得的材料比電容為 333 F/g，比能量和比功率分別達(dá) 36 Wh/kg和 4 kW/kg，穩(wěn)定循環(huán)充放電達(dá) 25000周。從該論文報(bào)告的單電極充放電曲線可以注意到，NiCoP-NCF復(fù)合材料作正極時，其電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)是典型的能斯特反應(yīng)，但電化學(xué)可逆性不高，充放電庫侖效率較低。然而，如果用該復(fù)合材料作為負(fù)極使用，則表現(xiàn)出較理想的電容行為，且電位范圍達(dá)到1.0 V。雖然從電極材料的組成和質(zhì)量上講，該研究組裝的是一個對稱裝置，然而由于該復(fù)合材料的正極活性（能斯特活性）和負(fù)極活性（電容活性）完全不同，因此該對稱裝置實(shí)際上是非對稱的。這個發(fā)現(xiàn)有較高的實(shí)際應(yīng)用意義，因?yàn)閷ΨQ型儲能裝置的結(jié)構(gòu)和制造設(shè)計(jì)上都比非對稱裝置簡單，可以達(dá)到與非對稱裝置相同或相似的實(shí)際效果，會帶來經(jīng)濟(jì)上的效益。

超級電容池的特點(diǎn)是儲能機(jī)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(zhuǎn)移反應(yīng)，反應(yīng)活性物質(zhì)可以負(fù)載在電極上，但也可以存留在電解液中。根據(jù)應(yīng)用需求，后者可能帶來很多技術(shù)上的優(yōu)勢。Akinwolemiwa等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(yīng)的充放電行為。早期研究發(fā)現(xiàn)，I^-和 Br^-在水溶液中都可以發(fā)生陽極氧化，分別生成 I₂和 I₃^-，以及 Br₂和 Br₃^-。由于 I^-的氧化電位與活性碳電容器中的正、負(fù)極的零電壓電位（即電容器放電到 0 V電壓時，正、負(fù)極同時達(dá)到的相同電位）非常接近，因而只對電容器在低電壓時充放電量的提高有貢獻(xiàn)。但是，由于是低電壓，這些額外儲存的電量對于提高電容器的能量儲存容量沒有太多幫助。由于同樣的原因，在兩電極單池中，I^-不僅在充電時會在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)，而且在放電時也會在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。然而，Br^-的氧化電位遠(yuǎn)高于零電壓電位，因此只能在充電時在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)，在放電時卻不會在負(fù)極上發(fā)生 Br^-的氧化反應(yīng)。他們還發(fā)現(xiàn)，由于 I^-氧化電位低，電極表面的電場弱，電極對 I^-及其氧化反應(yīng)產(chǎn)物 I₃^-吸附能力也弱，這樣就會幫助反應(yīng)物和產(chǎn)物在正負(fù)極之間的電解液中循環(huán)，導(dǎo)致電流效率下降。而 Br^-的氧化電位高，有利于 Br^-及其氧化反應(yīng)產(chǎn)物 Br₃^-在正極上的吸附。由于這個原因，活性碳電極在 KBr電解液的儲能容量會大于在KI溶液中的儲能容量。圖 4是活性碳電容器含有 KI 和 KBr 的循環(huán)伏安譜，可以看出，在低電壓充電和放電時，在 KI溶液中記錄的循環(huán)伏安譜上有額外電流峰出現(xiàn)；而在 KBr 溶液中，電流增加發(fā)生在高電壓范圍，因而更有利于提高儲能容量。 

圖 4 活性碳超級電容器在2.0 mol/L的 KI （a）和KBr （b）電解液中的循環(huán)伏安譜

對超級電容池（包括混合型離子電容器）這種新型電化學(xué)儲能器件作了原理上的介紹，并對 2018年發(fā)表的相關(guān)研究發(fā)展作了選擇性分析和評述。從技術(shù)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(diǎn)，其工作原理已在實(shí)驗(yàn)室研究中廣泛證明。因此，工業(yè)化規(guī)模驗(yàn)證是目前和不遠(yuǎn)將來的一個主要研發(fā)方向。目前的超級電容池技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的另一個方向是需要提高儲能密度。采用有機(jī)電解液的混合型離子電容器，特別是鋰離子電容器，由于工作電壓較高，其能量密度已經(jīng)比傳統(tǒng)超級電容器提高很多，而且隨著研究的深入，還會繼續(xù)改進(jìn)。使用離子液體替代常規(guī)有機(jī)電解液的研究證明了前者在熱穩(wěn)定性和安全性方面的優(yōu)勢。水系超級電容池的研究也帶來很多技術(shù)指標(biāo)上的進(jìn)步，其高功率密度、長循環(huán)壽命、安全環(huán)保、低成本等優(yōu)勢，讓水系儲能技術(shù)的發(fā)展成為大規(guī)模儲能應(yīng)用的優(yōu)選，同時也是高能量密度的有機(jī)電解液儲能技術(shù)的有益補(bǔ)充。在工藝設(shè)計(jì)方面，文獻(xiàn)中尚未多見的、雙極板內(nèi)部連接的多單池電堆的研究也為超級電容池的工業(yè)應(yīng)用提供了另一條低成本發(fā)展路線。