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超级电容器是介于电解电容器和电池之间的一种新型储能器件，具有循环寿命长、可大电流充放电等特点，其应用市场广阔，是新能源领域的研究热点。本书共有14章，第1～3章分别介绍电化学的基础知识、超级电容器概述以及电化学表征技术；第4～6章分别介绍了双电层电容器及其电极材料、双电层的电化学理论发展以及赝电容及其电极材料；第7、8章介绍了水系介质和有机介质中的混合电容器及非对称电容器；第9章介绍了离子液体型超级电容器；第10～13章分别介绍了超级电容器的产业化制造、模型、测试以及可靠性分析；第14章介绍了超级电容器的应用。各章节之间力求既相对独立，又相互联系，在内容上是一个整体。

丛书编者序

前言

丛书主编简介

原书编者简介

贡献者列表

第1章电化学基本原理1

11平衡态电化学1

111自发化学反应1

112吉布斯自由能最小化1

113化学平衡和电化学电位间的桥接2

114E与ΔGr间的关系2

115能斯特方程3

116平衡态的电池3

117标准电位4

118使用能斯特方程——Eh-pH图4

12离子5

121溶液中的离子5

1211离子-溶剂相互作用6

1212热力学6

122玻尔或简单连续介质模型6

1221玻尔方程的证明7

123水的结构7

1231离子附近水的结构8

1232离子-偶极子模型8

1233空穴形成9

1234集群的破坏9

1235离子-偶极子作用9

1236玻尔能量10

1237确定空穴中溶剂化离子的位置10

1238剩余的水分子10

1239与实验对比10

12310离子-四极模型11

12311诱导偶极子作用11

12312结果11

12313质子的水合焓12

124溶剂化数12

1241络合数12

1242主要的溶剂化数12

125活度及活度系数12

1251逸度（f ′）12

1252非电解质稀溶液13

1253活度（α）13

1254标准态13

1255无限稀释14

1256溶剂活度的测量14

1257溶质活度的测量14

1258电解液活度14

1259平均离子数15

12510f、γ和Υ之间的关系15

126离子-离子作用16

1261引言16

1262计算ψ2的德拜-休克尔模型16

1263泊松-玻耳兹曼方程17

1264电荷密度17

1265泊松-玻耳兹曼方程的求解18

1266计算Δμi-118

1267德拜长度K-1或LD18

1268活度系数19

1269与实验对比19

12610德拜-休克尔极限法则的近似20

12611最接近距离20

12612活度系数的物理解释21

127浓电解质溶液21

1271斯托克-罗宾逊处理21

1272离子-水合修正21

1273浓度修正22

1274斯托克-罗宾逊方程22

1275斯托克-罗宾逊方程的评估22

128离子对的形成23

1281离子对23

1282福斯处理23

129离子动力学24

ⅩⅦ目录超级电容器：材料、系统及应用1291离子淌度与迁移数24

1292扩散25

1293菲克第二定律26

1294扩散统计学27

13电化学动力学28

131原理综述28

1311电势28

1312良导体中的电势28

1313良导体中的电荷28

1314电荷间的作用力28

1315电荷聚集产生的电势29

1316两接触相间的电势差（Δ）29

1317电化学电势（μ）30

132静电荷界面或双电层30

1321界面30

1322理想极化电极31

1323亥姆霍兹模型31

1324古伊-查普曼模型或扩散模型32

1325斯特恩模型34

1326博克里斯、德瓦纳罕和穆勒模型36

1327电容的计算38

133界面上的电荷传输39

1331过渡态理论39

1332氧化还原电荷转移反应39

1333电荷转移的行为42

1334巴特勒-沃尔摩方程44

1335以标准速率常数（k0）的形式表示I44

1336k0和I0间的关系44

134多步反应45

1341多步巴特勒-沃尔摩方程45

1342机理法则46

1343I0对浓度的依存关系47

1344电荷转移电阻（Rct）47

1345整个电池的电压48

135质量传输控制49

1351扩散和迁移49

1352限制电流密度（IL）50

1353旋转圆盘电极51

进一步的阅读材料51

ⅩⅧ第2章电化学电容器的概述56

21引言56

22电容器的原理57

23电化学电容器57

231双电层电容器60

2311双电层与多孔材料模型61

2312双电层电容器的构造62

232赝电容电化学电容器69

2321导电聚合物70

2322过渡金属氧化物74

2323锂离子电容器79

24小结80

致谢81

参考文献81

第3章电化学技术90

31电化学设备90

32电化学单元91

33电化学界面：超级电容器92

34常用的电化学技术93

341暂态技术93

3411循环伏安技术93

3412恒电流循环技术96

342稳态技术97

3421电化学阻抗谱97

3422超级电容器阻抗99

参考文献105

第4章双电层电容器及其所用碳材料107

41引言107

42双电层108

43双电层电容器的碳材料类型110

ⅩⅨ431活性炭粉末110

432活性炭纤维112

433碳纳米管112

434炭气凝胶112

44电容与孔尺寸112

45离子去溶剂化的证据115

46性能限制：孔径进入度或孔隙饱和度120

461孔径进入度的限制120

462孔隙饱和度对电容器性能的限制122

47微孔碳材料之外的双电层电容125

471纯离子液体电解质中的微孔碳材料125

472离子液体溶液中额外的电容128

473孔隙中的离子捕获129

474离子的嵌入/插层130

48小结131

参考文献132

第5章碳基电化学电容器的现代理论135

51引言135

511碳基电化学电容器135

512双电层电容器的组成136

52经典理论139

521界面上的紧密层139

522电解液中的扩散层140

523电极上的空间电荷层141

53近期研究进展142

531表面曲率效应下的后亥姆霍兹模型142

5311内嵌式电容器模型142

5312层次孔状多孔碳模型150

5313Exohedral电容器模型151

532GCS模型之外的双电层电容器理论154

533石墨化碳材料的量子电容154

534分子动力学模拟155

5341水系电解液中的双电层156

5342有机电解液中的双电层158

5343室温离子液体中的双电层159

54小结162

致谢163

参考文献164

ⅩⅩ第6章具有赝电容特性的电极材料168

61引言168

62导电聚合物在超级电容器中的应用168

63金属氧化物/碳复合材料172

64碳网络中杂原子的赝电容效应174

641富氧的碳174

642富氮的碳174

65带有电吸附氢的纳米多孔碳179

66电解质溶液-法拉第反应的来源182

67小结——赝电容效应的优点与缺点187

参考文献188

第7章有机介质中的锂离子混合型超级电容器193

71引言193

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