石墨烯超级电容器的原理

石墨烯超级电容器是基于石墨烯材料的超级电容器的总称。由于石墨烯独特的二维结构和优异的固有物理性能，如异常高的电导率和大的表面积，石墨烯基材料在超级电容器中具有巨大的应用潜力。与传统电极材料相比，石墨烯基材料在储能和释能过程中表现出一些新颖的特性和机理。

分类

根据储能机理的不同，超级电容器可分为三大类:1)电化学双电层电容器(电双层电容器)，利用吸附的阴阳离子储能；2)赝电容器，通过快速表面氧化还原反应储存能量；3)不对称超级电容器。

原则

双电层超级电容器原理

也称为非法拉第超级电容器。其性能来源于所谓的双电层电容，由双电层电容器装置的电容积累的电荷存储在作为高表面积电极和电解质之间的界面形成的双电层中。双电层电容器材料的几个关键因素是:比表面积(SSA)、电导率以及孔径和分布。石墨烯为过去双电层电容器的电极材料提供了很好的替代品。与传统的多孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的电导率、大的表面积和大量的层间结构。因此，石墨烯基材料非常有利于其在双电层电容器中的应用。

超级电容器原理

赝电容超级电容器(pseudocapacitor supercapacitor)也称为法拉第超级电容器(Faraday supercapacitor)，通过法拉第过程储存能量，该过程涉及电解质和电极表面的电活性材料之间的快速可逆氧化还原反应。最广泛研究的电活性材料包括三种类型:a)过渡金属氧化物或氢氧化物，如氧化钌、氧化锰和氢氧化镍；b)导电聚合物，c)具有含氧和含氮表面官能团的材料。伪电容可以达到比双电层电容更高的伪电容。石墨烯被认为是制备准电容器电极活性组分最合适的载体材料。