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超级电容发展现状
超级电容技术在过去几年中取得了显著的发展，已经成为电力储存领域的重要解决方案。
超级电容以其高能量密度、快速充放电速率、长寿命和环境友好等优势而备受关注。
目前，超级电容主要应用于电动汽车、可再生能源储存和电子设备等领域。
在电动汽车行业中，超级电容可以实现高能量回收率和快速充电，提高电动汽车的续航里程和性能。
在可再生能源储存中，超级电容可以与电池等其他储能设备结合使用，平衡电网负载和储存多余的电力。
在电子设备中，超级电容可以提供电源备份和瞬态功率支持，提高设备性能和稳定性。
超级电容的研发重点主要集中在提高能量密度和降低成本。
目前，一些新型材料如二维材料、金属有机骨架材料和多孔碳材料等正被广泛研究，以增加超级电容的能量密度。
此外，一些工艺改进和制造技术的引入也有助于降低超级电容的生产成本。
尽管取得了一些重要进展，但超级电容仍面临一些挑战。
其中之一是超级电容的能量密度相对较低，尚无法与传统电池相媲美。
另外，超级电容的高成本也限制了其大规模应用，需要进一步提高制造效率和降低材料成本。
综上所述，超级电容技术在能源储存领域的发展前景广阔。
随着持续的研发和创新，超级电容有望在未来实现更高能量密度和更低成本，为新能源汽车和可再生能源等领域的发展做出重要贡献。
超级电容器的研发及应用前景分析随着科技的不断发展，人们对电力储存技术的需求越来越高。
超级电容器作为一种新型的电力储存设备，具有储存量大、充放电速度快、长寿命等优势，受到了广泛的关注。
本文将从超级电容器的研发历程、目前的应用范围及其未来的发展前景等方面进行分析。
一、超级电容器的研发历程超级电容器是一种新型的电力储存技术，它能够在短时间内带来大量的电能，并具有长寿命和高效能等特点。
其发明历程可以追溯到20世纪70年代，在当时被称为“电容器式电动车”。
随着技术的不断发展，超级电容器的储能密度不断提高，使用寿命也得到了明显改善。
1996年，Maxwell Technologies公司推出了世界上第一款商用超级电容器，标志着超级电容器进入了实用化阶段。
二、目前超级电容器的应用范围超级电容器目前已经广泛应用于多个领域，如电动汽车、UPS（不间断电源）、可再生能源储能、医疗器械、铁路牵引等。
与传统的储能设备相比，超级电容器具有以下优点：1、储存量大，容量可达几百法拉到数千法拉；2、充放电速度快，可在毫秒级别完成；3、寿命长，可达数十万次充放电；4、高效能，能够实现高效能传输和储存。
三、超级电容器的未来发展前景超级电容器作为一种新型的电力储存技术，具有良好的发展前景。
随着技术的不断发展，超级电容器的储能密度将不断提高，使用寿命也将进一步延长。
未来，超级电容器将有望应用于更广泛的领域，如空间航天、智能电网、智能家居等。
1、空间航天超级电容器在航天领域的应用，主要是用于提供电力支持。
航天器通常需要长时间的飞行和停留，而超级电容器能够提供快速而高效的储能和放电，可以满足其对电力的需求。
此外，超级电容器还具有较强的抗辐射性能，适用于在高辐射环境下的航天任务。
2、智能电网随着智能电网的不断发展，超级电容器作为电力储存的重要设备，将在智能电网中得到广泛运用。
超级电容器可以用于调节电压、平衡负载以及提高电力质量，使得电力系统可以更加高效和稳定地运行。
国内外超级电容器的研究发展现状作者：周晓航方鲲李玫来源：《新材料产业》 2015年第3期文/ 周晓航方鲲李玫1. 北京纳盛通(NST) 新材料科技有限公司2. 北京热塑性复合材料工程技术研究所超级电容器与新能源产业密切相关，它可以应用于各个不同的领域，如电动汽车等产业，并带动下游产业发展，近年来许多研究者都很有兴趣。
本文介绍了超级电容的背景，从理论上解释了超级电容器的电化学工作原理，并从工作原理上划分了几类超级电容器电极材料，最后从电容器设计的角度介绍了国内外的研究进展。
一、超级电容器的研发背景第一次工业革命以来，人口不断增长，全世界现代化自动化程度不断地进步和革新，能源的需求量也越来越大。
然而，传统的化石能源有不断消耗殆尽的趋势。
再加上数十年大量化石能源的消耗给地球环境带来了巨大影响。
例如，温室气体导致全球变暖和它所引发的一系列环境问题，大量能源开采对地质环境改变造成的诸多问题，燃烧化石能源产生的粉尘导致了空气恶化。
有数据显示近几年人类癌症病发率显著增加，可以断定是环境因素所引发。
因此，寻找新的可再生替代能源是维持人类可持续发展的唯一途径，也成为了本世纪众多科学家研究的重点课题。
可再生能源如风能、潮汐能、太阳能、生物质能等，储能技术将可以有效地将这些可再生能源转化为可稳定输出的能源，来匹配人类对能源的需求。
超级电容器，也被称为电化学电容器，提供了一个电能储存和传递的模型，和电池一样是电化学储能技术的一种。
目前超级电容器已在很多小型电子设备中应用。
它如果与锂离子电池结合应用在电动车中，可以大大提高现有电动车性能，如更快的启动和爬坡速度、充电更快、电池寿命更长等。
第一台超级电容器在1957年被公开，它利用典型的多孔碳作为电极活性材料。
随后一种叫做电动电容器出现，它利用多孔碳在无水电解液中使用，可被充电到3V。
需要注意的是，这个装置的操作原理并非电动力学，电动电容器是一个错误的命名。
在1971年，研究人员认识到氧化钌的电化学特性类似电容器[1]。
超级电容器行业分析报告超级电容器行业分析报告一、定义超级电容器是一种储能器件，其储能方式是以电场等效单元存储电能。
与普通电解电容器相比，超级电容器具有更高的能量密度和更长的寿命，在储能领域能够发挥更大的作用。
二、分类特点超级电容器按结构分为插入式和片状式。
插入式超级电容器由电极材料、导电电解质和收集电极组成，其电极材料通常为活性碳、氧化物和导电高分子等。
片状式超级电容器则只有两层碳电极，并使用导电电解质将它们分开。
超级电容器具有充电速度快、耐高温、寿命长、高效能的特点。
三、产业链超级电容器产业链包含原材料采购、超级电容器制造、组装、销售等环节。
四、发展历程超级电容器技术起源于20世纪70年代，当时主要应用于军事和科学领域。
随着科技的不断进步，超级电容器逐步向民用领域拓展。
2000年代后期，随着新能源汽车、储能等市场的发展，超级电容器得到了广泛的应用。
五、行业政策文件中国国家发改委等部门发布《新能源汽车产业规划》，明确提出对超级电容器及其制造产业的支持和帮助。
六、经济环境超级电容器市场在全球范围内不断扩张，尤其是在新能源汽车、储能设备等领域的应用日益普及。
随着全球经济的不断发展，超级电容器市场的前景越来越广阔。
七、社会环境环保、节能、减排已成为社会主流思潮，超级电容器具有储存能量、减少能源消耗等优良特性，符合现代社会的可持续发展要求。
八、技术环境随着超级电容器技术的不断进步，其性能不断提升，能够满足越来越多的应用需求。
九、发展驱动因素新能源汽车、储能领域的不断发展，推动了超级电容器市场需求的不断扩大。
另外，环保、节能、减排等政策也为超级电容器市场发展提供了巨大的推动力。
十、行业现状目前，中国超级电容器市场已经相对成熟。
主要生产企业有上海新能源电力科技有限公司、晨兴超级电容器股份有限公司、昌红科技股份有限公司、物产中大新能源技术有限公司等。
十一、行业痛点目前，超级电容器行业存在的主要问题包括市场份额分散、产品同质化严重、技术瓶颈等。
超级电容器的研究进展及其在新能源领域中的应用近年来，越来越多的人开始意识到新能源的重要性，而超级电容器作为重要的能源储存设备，备受人们的关注。
本文将介绍超级电容器的研究进展以及其在新能源领域中的应用。
一、超级电容器的研究进展超级电容器是一种能够储存和释放能量的设备，它与传统的电池不同，电容器可以快速充放电且寿命较长。
随着技术的不断改进，超级电容器的性能也得到了很大的提升。
1.1 材料研发超级电容器的性能很大程度上取决于储存介质的材料。
传统电容器使用的是电解质，而超级电容器使用的是活性碳、金属氧化物等材料。
目前，研究人员致力于开发新的储存介质，如金属材料、纳米纤维等，以提高超级电容器的性能。
1.2 结构设计超级电容器的结构设计也是影响其性能的关键因素。
采用不同的结构设计，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
当前，研究人员正在探索多种结构设计，如半球形或石墨烯包覆的超级电容器等。
1.3 改进制备工艺超级电容器的制备工艺也是影响其性能的一个关键因素。
目前，研究人员正致力于改进预处理工序、电极浸渍工艺等，以提高超级电容器的性能。
二、超级电容器在新能源领域中的应用超级电容器在新能源领域中有广泛的应用，包括电动车、储能系统等。
2.1 电动车电动车需要一个可靠的能源储存设备。
超级电容器具有快速充放电、寿命长等特点，是一种适合用于电动车的储能设备。
超级电容器还能提高电动车的动力性能和续航里程，因此越来越受到关注。
2.2 储能系统超级电容器在储能系统中也有重要的应用。
在发电系统和能源系统之间，需要一种缓冲机制，可以储存电能并在需要时快速释放。
超级电容器可以很好地满足这个需求。
此外，超级电容器还可以协助防止电力峰值和电压下降等问题，提高能源利用效率。
三、结论超级电容器已经成为新能源领域中的重要组成部分，越来越多的研究人员开始关注其研究和应用。
未来，随着技术的不断提升，超级电容器的性能将会进一步提高，其在新能源领域中的应用将变得更加广泛。
超级电容器研究报告超级电容器是一种新型的电容器，它具有高能量密度、长循环寿命、高功率密度和快速充放电速度等优点，因此在能量存储领域具有广泛的应用前景。
本文将对超级电容器的研究进展进行综述，并重点讨论其结构设计和电化学性能。
首先，超级电容器的结构设计是实现高能量密度和高功率密度的关键。
常见的超级电容器结构包括电双层电容器（EDLC）、赝电容器以及混合型电容器。
电双层电容器以电解质溶液为介质，在正负极之间形成两层电容层，通常采用活性碳或其他复合材料作为电极材料。
赝电容器利用电化学反应的产物在电极表面形成高表面积氧化物膜，从而增加电容。
混合型电容器结合了电双层电容器和赝电容器的优点，通过选取合适的电解质和电极材料来调控其性能。
其次，超级电容器的电化学性能是评价其优劣的重要标准。
典型的电化学性能包括电容、循环寿命、内阻以及充放电速度等。
电容是超级电容器存储能量的能力，常常通过比电容（F/g）来表示，较高的比电容意味着更多的能量存储。
循环寿命是指超级电容器在多次充放电循环过程中维持良好性能的能力，一般来说，超级电容器应具有较长的循环寿命。
内阻是超级电容器充放电过程中能量损耗的主要原因之一，过高的内阻会导致能量转化效率低下。
充放电速度是超级电容器响应时间的重要指标，快速充放电速度有助于提高能量存储效率。
目前，超级电容器的研究主要集中在材料的开发和结构设计上。
对于电极材料的开发，一方面，需要寻找具有高比表面积和可调控孔隙结构的材料，以增加电容；另一方面，需要寻找具有良好电导性和高的电化学活性的材料，以提高充放电速度。
对于电解质的优化，需要寻找具有较高离子电导率和良好化学稳定性的电解质。
此外，结构设计也是提高超级电容器性能的重要途径，例如引入新的纳米结构、支撑材料等。
总之，超级电容器作为一种新型的高能量密度储能装置，在能源领域具有巨大的应用潜力。
未来的研究将集中在材料的开发、结构设计的优化以及性能的改进上，以进一步提升超级电容器的性能，并推动其广泛应用。
超级电容器技术的研究背景及发展现状1. 研究背景随着科技的进步及社会文明程度的提高，能源问题已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时，也是促进能源科技发展的巨大推动力。
进入二十一世纪之后，能源短缺和环境恶化的问题日益严重，这促使人们应更加重视建立确保经济可持续增长、有利于环境的能源供应体系，节能和扩大新能源开发利用成为世界性的趋势。
石油作为一种不可再生资源，随着人类需求的不断增长，已面临严重的短缺，并由此不断引发全球性的社会、经济、政治问题。
而且，全球燃油汽车消费量的不断增加，燃油汽车排放的NO x和CO x对全球环境带来严重污染，并导致地球温室效应。
开发更加清洁、环保的电动汽车被认为是解决能源问题和环保问题的一条有效途径，目前已成为全球性的研究热点。
电动汽车的研究经过多年的研发，特别是最近十年来的集中研究，已经对电动汽车有了比较统一的认识。
纯电动汽车（镍氢电池或锂离子电池作主电源）适合于短途应用，燃料电池电动车由于技术和成本因素在二十到三十年内不具备商业化应用的竞争力，而混合电动车（“油＋电”混合，）被认为是最接近商业化的技术模式。
“油＋电”混合电动车中的“电”主要是指二次电池，主要包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。
目前，商品化的二次电池虽然具有较高的比能量，但比功率都很低，一般不超过500W/kg，而且电池在高脉冲电流放电或大电流充电时会影响其使用寿命，并引起电池内部发热、升温，存在安全隐患。
燃料电池同样是一种低比功率的储能元件，耐大电流充放电能力差。
单独使用电池作为动力电源无法满足电动汽车对电源系统的要求。
从能源的利用形态来看，电能作为能量利用的最终形态，已成为人类物质生产和社会发展不可缺少的“源动力”。
近年来，小型分立的可移动电源的发展更是增加了电能的利用形式和应用范围。
电能除了通过固有的电网系统应用于工业和家庭生活外，通过可移动电源（如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子电池）等“承载体”更是成为随时随地均可便捷使用的动力源，极大方便了人们的物质文化生活。
《纤维型与叉指型柔性超级电容器的电化学性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，柔性电子设备在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，柔性超级电容器作为一种新型的储能器件，因其高功率密度、快速充放电能力以及良好的循环稳定性，受到了广泛的关注。
本文将重点研究纤维型与叉指型两种柔性超级电容器的电化学性能，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、纤维型柔性超级电容器1. 结构与制备纤维型柔性超级电容器采用独特的纤维结构，其制备过程包括电极材料的制备、纤维的编织以及电解质的填充等步骤。
通过精细的工艺控制，可以得到具有优良柔韧性和电化学性能的纤维型超级电容器。
2. 电化学性能纤维型柔性超级电容器具有高能量密度、优异的充放电速率以及良好的循环稳定性等特点。
其电极材料具有较高的比表面积和良好的导电性，有利于提高电容器的电化学性能。
此外，纤维结构使得电容器在弯曲、扭曲等变形条件下仍能保持良好的电化学性能。
三、叉指型柔性超级电容器1. 结构与制备叉指型柔性超级电容器采用特殊的叉指状结构设计，其制备过程包括电极材料的制备、叉指状结构的形成以及电解质的填充等步骤。
该结构使得电容器在有限的体积内具有更大的电极面积，从而提高电容器的电化学性能。
2. 电化学性能叉指型柔性超级电容器具有高比电容、优良的倍率性能以及良好的循环稳定性。
叉指状结构使得电极材料之间的电荷传输更为便捷，提高了电容器的充放电速率。
此外，该结构还具有良好的机械柔韧性，适用于各种弯曲、扭曲等变形条件。
四、两种结构电化学性能的比较与分析通过对纤维型和叉指型两种柔性超级电容器的电化学性能进行比较和分析，我们发现两种结构的电容器在各自的领域内均表现出优异的性能。
纤维型电容器在柔韧性方面表现出色，而叉指型电容器在比电容和充放电速率方面具有优势。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的结构类型。
五、结论本文对纤维型与叉指型两种柔性超级电容器的电化学性能进行了研究。
通过对比分析，我们发现这两种结构的电容器均具有优异的性能，适用于不同的应用场景。
功能材料课程报告指导老师：学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程姓名：学号：日期: 2012 年7 月13 日超级电容器电极材料研究现状及存在问题摘要:电极材料是决定电容器性能的重要因素，高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点。
本文主要讨论了超级电容器阳极材料的研究现状及存在问题，这些材料包括：碳材料、贵金属氧化物、导电聚合物和一些其他材料。
复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能，已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势。
关键词:超级电容器；电极材料；研究现状；存在问题1电极材料的研究现状1.1正极材料目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。
1.1.1碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。
碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。
尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存。
而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。
所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于2nm)的方向发展。
除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响[1]。
碳电极电容器其电容的大小和电极的极化电位及电极比表面积大小有关，故可以通过极化电位的升高和增大电极比表面积达到提高电容大小的目的。
电极/电解质双电层上可贮存的电量其典型值约为15~40μF·cm-2。
选用具有高表面积的高分散电极材料可以获得较高的电容。
对理想可极化体系而言，可通过无限提高充电电压而大量储存能量。
但是，对于实际体系却受电极材料和电解液组成的电极系统的可极化性和溶剂分解的限制，可通过加大电极比表面积来增加电容值。
电容C可由下式给出C=ε·ε0Adε为电导体和内部赫姆霍兹面间区域的相对式中:ε0为自由空间的绝对介电常数，介电常数，A为电极表面积，d为导体与内赫姆霍兹面之间的距离。
《纤维型与叉指型柔性超级电容器的电化学性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，柔性电子设备已成为当前研究的热点领域。
作为柔性电子设备中的关键元件，柔性超级电容器因具有高功率密度、快速充放电能力以及优异的循环稳定性等特性而备受关注。
其中，纤维型与叉指型是两种主要的柔性超级电容器结构类型。
本论文将对这两种结构的电化学性能进行详细研究，并对其实际应用价值进行评估。
二、材料与实验方法1. 材料选择纤维型与叉指型柔性超级电容器分别采用不同的电极材料。
纤维型采用碳纳米管等高导电性材料，叉指型则采用具有高比表面积的活性炭等材料。
2. 制备方法纤维型电容器采用干法纺丝工艺制备成纤维状电极，叉指型电容器则通过丝网印刷、喷涂等工艺将活性材料均匀地分布在基底上，并利用多层交替设计来增加电容器的表面积和灵活性。
3. 测试方法本文对纤维型与叉指型柔性超级电容器的电化学性能进行了测试，包括循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、交流阻抗谱（EIS）等。
三、纤维型柔性超级电容器的电化学性能研究1. 循环伏安法（CV）测试通过CV测试，我们观察到纤维型电容器在电压扫描过程中表现出良好的电容行为，具有较高的能量密度和功率密度。
在扫描速率增加时，电容器的充放电性能保持稳定，显示出其出色的倍率性能。
2. 恒流充放电测试在恒流充放电测试中，我们发现纤维型电容器具有良好的充放电特性。
随着电流密度的增加，电容器依然保持了较高的能量和功率密度。
此外，我们还发现该电容器的内阻较小，这有助于提高其充放电效率。
3. 交流阻抗谱（EIS）分析EIS测试结果表明，纤维型电容器的内阻较小，电荷转移电阻也较低。
这表明该电容器在充放电过程中具有较低的能量损失和较高的效率。
此外，该电容器的离子扩散速率较快，有助于提高其循环稳定性。
四、叉指型柔性超级电容器的电化学性能研究1. 循环伏安法（CV）测试与纤维型电容器相比，叉指型电容器在CV测试中表现出更高的比电容和能量密度。
纤维状超级电容器在可穿戴设备中的研究现状及问题对策 作者：李勇，闫小琴，张跃 来源：《新材料产业》 2016年第12期
文/ 李 勇 闫小琴 张 跃 北京科技大学材料科学与工程学 着谷歌眼镜和苹果手环等为代表的可穿戴电子产品的出现，柔性、可穿戴电子得到了极大重视和快速发展。越来越多的科研人员致力于开发柔性传感器、人造电子皮肤等可穿戴的微型电子器件。因此，为了实现这些设备的可穿戴性，对于电子设备至关重要的储能器件，同样要求其具有柔性可穿戴的特征。传统的超级电容器通常是刚性和平面状的，无法适用于可穿戴的需求。目前已有大量工作研究平面状的柔性超级电容器与传统平面型超级电容器的两维结构不同，纤维状超级电容器具备独特的一维结构，使它不但具备传统超级电容器的高功率密度、快速充放电和长循环寿命等优势，还可以满足微型化、集成化和柔性化的可穿戴要求。自纤维状超级电容器问世以来，为了优化它的性能并促进其能够真正实际应用，研究人员陆续开展了持续的研究工作。
一、纤维状超级电容器的工作原理和分类 1. 纤维状超级电容器的工作原理 纤维状超级电容器与传统的平面型超级电容器的工作原理相同，大体上可分为双电层储能机制和赝电容储能机制（也叫“法拉第储能机制”）。
（1）双电层储能机制 在双电层储能机制中，双电层指在电化学溶液中，电极与电解液界面上存在大小相等、符号相反的正负电荷层。当固体电极与电解液接触时，为了维持系统的电化学平衡，在电极和电解液的界面处电荷自发分配形成双电层。在充电状态下，给超级电容器的2个电极加上一定外接电压，使得正电极存储正电荷，负电极存储负电荷，此时2电极板上的电荷产生电场，在电场作用下，电解液中的阴阳离子分别向正负电极迁移，在电极与电解液界面处产生电子和离子或偶极子的定向排布，形成双电层并达到储能目的。当充电完成撤销电场后，电极与电解液中正负电荷相互吸引，使得离子不会迁回电解液本体，正负电极间产生相对稳定的电势差，双电层电容器的电压保持稳定。放电状态下，外接电路与2个电极接通，电极中存储的电荷发生定向移动，电解液中离子迁回溶体本身，在外电路形成电流。双电极电容器是一种静电型能量储存方式，整个充放电过程是一个电荷的物理迁移过程，可以进行大电流快速充放电，且循环性能好。在双电层电容器中，电极材料比表面积高（一般＞ 1 500m2/ g）与双电层厚度小（此时电荷在电解液移动距离短）的结合，可以达到较高的比电容。因此，具有高比表面积的材料成为双电层电容器的主要电极材料。
（2）赝电容储能机制 在电极材料表面或体相的二维或三维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应，产生与电极充放电电位有关的电容。赝电容超级电容器在充电时，在一定外加电压下，溶液中的离子扩散到电极与电解液界面处，然后由界面发生的氧化还原反应进入到电极表面的活性氧化物中，使得电极中存储大量电荷。放电时，外接电路与2电极接通，进入活性氧化物中的离子迁移到电解液中，在外电路形成电流。赝电容发生在整个体相中，因此可以获得比双电层电容更大的电容值。
赝电容器充放电行为不同于二次电池，有类似电容器的特征：①极化电极的电压随电量线形变化；②当对电极加一个随时间线形变化的外电压时，可以观察到一个近乎常亮的充放电电流或电容。赝电容电极材料主要包括2大类：一类是过渡族金属氧化物或氢氧化物[如二氧化钌(RuO2 )、五氧化二钒(V2O5)、二氧化锰(MnO2 )、氢氧化镍Ni ( O H )4等]；另一类是导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯等）。充放电过程是快速的氧化还原反应，可以储存高密度的电荷，产生较大的比电容。
2. 纤维状超级电容器的分类 在已经研究的纤维状超级电容器中，从结构上区分大体上可分为3大类：缠绕型、平行型和同轴型（如图1所示）。3种结构都是从传统平面状超级电容器的“电极/隔膜/电极”三明治结构演变而来，且在工作原理上和传统平面状超级电容器并无本质区别。3种结构的纤维型超级电容器各具特点。
3. 同轴型纤维状超级电容器 缠绕型结构纤维状超级电容器通过将2个纤维电极缠绕在一起制得，且在2电极之间具有隔离物或固态电解质。相较于平面型结构，缠绕型结构纤维状超级电容器的2电极之间具有较高的直接接触面积，有利于电容器充放电过程中电化学反应的进行。但这样的结构在超级电容器弯曲时，2个纤维电极可能在物理上彼此分离，导致器件内阻的升高，从而降低器件性能。此外，如果分离器或固态电解质失效，2电极的直接接触可导致高泄漏电流，从而使器件失效。
平行型结构纤维状超级电容器通过将2根纤维电极平行放置于平面基底上，并用固态电解质封装值得。其具有制备工艺简单、易于集成等优点。可轻易地将多个平行型纤维状超级电容器放置于同一个平面基底上，通过串并联的途径集成在一起以满足微型电子器件的特定能量和功率的需求。Dingshan Yu[1]等在2cm×2cm的P E T薄膜基底上集成了20个平行型纤维状超级电容器。由于平行型结构通常需要一个薄膜材料最为基底，有时人们将其划为薄膜器件。另外平面基底的存在会占据一定的面积或空间，在很大程度上限制了平行型结构纤维型超级电容器的潜在应用，且基底的引进会增加集成器件整体质量的增加，造成集成器件整体能量密度和功率密度的降低。
相较于缠绕型结构和平行型结构，同轴型结构纤维状超级电容器的2个电极之间具有更大的有效接触面积，更有益于电荷在电极表面的吸附与脱附以及电极表面氧化还原反应的进行，并且在器件弯曲时在结构上更加稳定。但同轴型结构组装工艺复杂，而且随着便携可穿戴电子器件尺寸的减小，人们对尺寸更小的储能器件的需求越来越迫切。然而，在小直径和长纤维表面精确地控制多层薄膜逐层组装在技术上更具有挑战性，这很可能会限制同轴型纤维状超级电容器的规模化制备生产。
缠绕型、平行型和同轴型是纤维状超级电容器最为常见，且研究最为广泛的3种结构。除此之外，还有一些新型的纤维状超级电容器，例如华中科技大学翟天佑课题组针对缠绕型和平面型的缺点，提出一种平行双螺旋结构的纤维状超级电容器实现了前2种结构的优势互补[2]。具体方法为：将2根平行的T i @ M n O2纤维呈螺旋状缠绕在柔韧可拉伸的尼龙丝表面，并用固态电解质和塑料管封装。做制备的新型超级电容器在本质上属于平行型结构，但在动态和静态弯曲测试中较普通平行型具有更好的机械稳定性。但大量使用密度高且电化学惰性的钛、尼龙和封装材料，将在很大程度上降低器件整体的能量密度和功率密度。
二、纤维状超级电容器的电极材料 为了将纤维状超级电容器的能量密度提高到传统平面型超级电容器的水平的同时，而不降低其优异的功率密度，国内外科研人员进行了大量的研究。从公式（1）可以看出要提高超级电容器的能量密度，需从提高器件比电容（C c e l l）、增大工作电压窗口（V）和降低器件的体积或质量（Bi）3个方面来实现。而材料的选择将直接影响到器件的这些因素合理的电极材料体系以及恰当的微观结构设计将直接决定所制备器件的能量密度。纤维状超级电容器电极材料大体上可氛围以下4类。
1. 导电/ 非导电纤维表面复合碳材料 以金属丝线（一般为钛丝、金丝、不锈钢丝等）为集电极，并在其表面制备高比表面积的碳基材料，利用双电层储能机制储存能量。布鲁内尔大学P.Evans[4]等采用浸渍涂敷的方法将一不锈钢丝浸泡在中国墨水里，等墨水干涸后作为中间电极，采用活性炭材料为外电极，从而制得一同轴型纤维状超级电容器，器件中间电极比电容为3.18mF/cm2。清华大学石高全课题组采用电化学还原的方法在金丝表面制备还原氧化石墨烯层，制备了平行型纤维状超级电容器，所制得单电极比电容为0.726mF/cm2。
除了使用金属丝做集电极外，还可以考虑采用柔韧性能更佳的聚合物纤维代替，但聚合物纤维为绝缘体，需要在纤维表面制备金属薄膜来转移电荷。北京大学邹德春课题组在塑料纤维表面磁控溅射Au薄膜做为集电极，并采用浸渍涂覆的方法将集电极浸泡在英雄墨水中得到多孔碳材料。2根这样的电极组装在一起值得平行型纤维状超级电容器，能量密度为2.7μWh/cm2，功率密度为9.07mW/cm2。
2. 纯碳基纤维材料 碳基材料具有高比表面积、高导电性、质轻等优点，因为成为在纤维状超级电容器中研究最为广泛的材料。纯碳基材料直接作为纤维状超级电容器电极的两大类代表分别是碳纳米管纤维和石墨烯纤维。
碳纳米管纤维由于自身优异的机械性能和优良的电学性能，被广泛用作纤维状超级电容器的电极材料。复旦大学彭慧胜课题组将2根碳纳米管纤维缠绕在一起，中间填充固态电解质，组装了缠绕型纤维状超级电容器[8]。此后又直接利用取向碳纳米管纤维作为电极，再结合凝胶电解质、取向碳纳米管薄膜，组装成同轴型纤维状超级电容器，这一器件结构新颖但比电容较低（8.66m F / cm2）[10]。为了进一步提高电极性能，该课题组又在取向碳管纤维上结合了有序介孔碳，结合了多壁碳纳米管的导电性和介孔碳的大比表面积，使得电极材料性能有了明显提高（39.67m F / cm2）[11]。东华大学邹祖炜课题组利用2根碳纳米管纤维组装缠绕型纤维状超级电容器，并将该电容器缠绕在拉伸状态下的弹性纤维表面，使得器件具有良好的抗拉伸性能[9]。石墨烯纤维同样在纤维状超级电容器电极领域也占据一席之地。北京理工大学曲良体课题组采用水热法制备了还原氧化石墨烯纤维，为了进一步提高该纤维的比表面积和电导率，又在该纤维表面制备了三维石墨烯片层形成了核－鞘结构的电极材料，最后组装成缠绕型纤维状超级电容器器件，虽然比电容（1.7m F / c m2）和能量密度（0.17μW h / c m2）较低，但是该石墨烯电极材料具有良好的机械性能，不但能够弯曲还能实现大角度的折叠且不损伤自身性能[7]。
除了碳纳米管纤维和石墨烯纤维外，其他碳基材料同样可以制备成纤维状电极材料。例如上面提到的彭慧胜课题组在取向碳管纤维上结合了有序介孔碳，结合了多壁碳纳米管的导电性和介孔碳的大比表面积，使得电极材料性能有了明显提高。此外，Dingshan Yu等人[1]采用注射成型法可大规模制备单壁碳纳米管和氮掺杂还原氧化石墨烯的复合纤维，所制得的复合纤维电极不仅具有较高的比表面积和良好的电导率，还拥有优异的力学性能，所制得纤维状超级电容器最终具有16.1μWh/cm2的能量密度。国家纳米科学中心的魏志祥课题组同样采用注射成型的方法制备了单壁碳纳米管和活性炭的复合纤维，该复合纤维作为电极材料具有良好的电导率和较高的比表面积[13]。浙江大学高超课题组为了提高石墨烯材料的电导率，利用特别的喷丝头结合湿法纺丝技术制备出C M C聚合电解质包裹的石墨烯纤维，有了C M C的包裹不但可以防止组装时发生的短路，而且也给离子扩散提供了通道，利用这种技术他们又在内层纺丝液中添加了碳纳米管纤维，从而制备了复合纤维电极材料，性能有了很大改善，比电容达177m F / c m2。有了聚合物的保护，机械性能也得到质的飞跃，在弯曲1 000次以后比电容仍然能维持较高水平[14]。韩国成均馆大学的Y . H . L e e课题组在碳纤维束表面复合多壁碳纳米管后，再结合凝胶电解质、碳纳米管薄膜，组装成同轴型纤维状超级电容器，做制备纤维状超级电容器具有9.8μWh/cm2能量密度[3]。
