早在1957年Becker就已提出多孔碳電機制電雙層電容的概念，但直到1970年美國Boos提出了利用高比表面積碳材料制作雙電層電容器的專利申請，活性炭作為電極材料開始被廣泛關(guān)注。1978年日本松下電器開發(fā)成功電雙層電容，與此同時，日本電氣公司基于美國專利使之商業(yè)化。超級電容器（雙電層電容器）就是20世紀70年代末發(fā)展起來的電化學(xué)能量存儲裝置。它是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間，其功率密度遠遠高于普通電池和傳統(tǒng)電容能量密度，因而填補了這兩個傳統(tǒng)技術(shù)間的空白。作為一種儲能元件超級電容器由于具有體積小、容量大、過電壓不擊穿、使用壽命長等特點廣泛應(yīng)用于存儲器的后備電源、太陽能電池的二次電源及瞬間電壓波動情況下的輔助電源。
一般的電雙層電容需三個基本的構(gòu)成要素：電解液、極電體材料、極化電極（如圖1-1）。其中極化電極的要求是與電解液不反應(yīng)，只在與電解液接觸的界面間發(fā)生極化。
初期的研究主要集中在比表面積是影響活性炭應(yīng)用的關(guān)鍵因素，因此研究高比表面積的活性炭作為電極材料是否導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點成為了主要話題。傳統(tǒng)錳電池中做導(dǎo)電極的乙炔炭黑的表面積僅60m2/g，而期待用作成型活性炭電極的是表面積超過3000m2/g的高表面積活性炭粉末。
以瀝青焦原料，KOH為活化劑，制備出2963m2/g高比表面積活性炭，在1mA電流下比電容達到257.0F/g。
采用KOH活化竹屑制得的活性炭比表面積達到3300m2/g，采用有機電解液得到的電容器的比表面積為133F/g。從上述研究可看出，高比表面活性炭基電容器對于大電流放電也能保證較高的比容量，但對機電解液的電容器電化學(xué)性無法起到預(yù)想的效果。
后來，研究者發(fā)現(xiàn)更大的孔徑有利于電解液的運輸，可以減小傳荷電阻。中科院山西煤化所孟慶函等人采用樹脂基中孔活性炭，選擇兩種中孔活性炭的比表面積分別為760m2/g和801m2/g，中孔孔容接近；兩種活性炭的孔結(jié)構(gòu)分布相似，以中孔為主，主要在2-4nm之間孔徑分布強度較高。對兩種活性炭為電極的雙電層電容器的1mA放電實驗，由電壓變化和放電時間呈線性關(guān)系，計算出兩種活性炭的比電容分別為142.2F/g和142.4F/g。他的研究讓人們發(fā)現(xiàn)孔徑分布對電容器電化學(xué)性能有很大貢獻。
A.K.Sahu等人將溶膠凝膠法制備出的中孔炭運用在聚合物燃料電池電極的擴散層材料，在提供一個電流密度為1.1A/cm2峰值電流密度達到0.53W/cm2。中孔活性炭由于孔結(jié)構(gòu)以中孔（2-50nm）為主，是一種優(yōu)良的雙電層電容器用電極材料。發(fā)展具有中孔結(jié)構(gòu)的多孔炭材料是提高雙電層電容器性能的一直是一個很有熱門的研究方向，用它組裝成的電容器具有良好的充放電性能和循環(huán)性能，既能在大電流下快速充放電也能在小電流下緩慢充放電，但存在微孔所占比例較高引起了分散電容效應(yīng)，這是大電流下放電容量有所下降的主要原因。
因此尋找一種高比表面和中孔性能兼容的活性炭能提高活性炭電極基電容器具有更廣泛的應(yīng)用范圍且具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。本實驗選用椰殼為原料制備中孔活性炭，考察該種活性炭電極的電化學(xué)性能，并用水蒸氣在其中活化作用提高其比表面積，研究中孔高比表面積活性炭電極做扣式電容器的電化學(xué)性能，為其在以后的工業(yè)化中尋找可行性。
