超级电容器与传统电容器的不同在于，超级电容器的电极材料具有更大的比表面积，能够存储更多的能量，它利用电极和电解液的界面发生的氧化还原反应储存电荷，这些反应具有很好的可逆性 [4]。论文网

1.1.2  分类

按存储机理的不同超级电容器可以分为两大类：双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器是一种通过可逆地吸附离子来达到储能目的的电子元件，通过库伦力、分子间作用力或原子间作用力的作用使固液界面出现稳定的、符号相反的双层电荷；赝电容也被称为法拉第准电容，电活性物质在电极表面或体相中的准二维空间上进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应，产生的和电极电位变化有关的电容[3]。

此外，按超级电容器的正负极材料是否相同可分为对称电容器和非对称电容器。

1.1.3  电极材料

超级电容器的性能受电极材料的影响，电极材料要具备良好的导电性和较大的比表面积。常用的电极材料主要是过度金属氧化物（如MnO2、Ni(OH)2等）、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）和碳基活性材料（如活性炭、碳纳米管等）等[5]。石墨烯因其良好的导电性、超大的比表面积等优良的物理化学性能而备受关注。

1.1.4  超级电容器的特点

超级电容器在发展的过程中被发现有很多优点，但同时也有些待改进的缺陷：

（1）功率密度高。超级电容器的存储机理允许电极快速获取或释放能量，拥有较大的能量密度。二氧化锰负载在石墨烯上的功率密度可达到5000W·kg-1[6]；

（2）充电时间短。超级电容器的充电过程可以在几十秒内完成，而传统电池则需要几十分钟甚至几个小时才能完成充电过程；

（3）使用寿命长。超级电容器的充放电过程不涉及不可逆化学反应，循环使用寿命长，经过几万次的充放电还能保持很好的比电容；

（4）适用电解质范围广。超级电容器的电解质溶剂在其储存机理中不起作用，而锂电池的充放电则与电解质溶剂有一定关系，所以超级电容器的溶剂选择范围更广。一般电池的使用温度在0~40℃左右，而超级电容器可以在-45~80℃的条件下进行正常操作，这也拓宽了溶剂选择范围；

（5）能量密度不高。虽然超级电容器有较高的功率密度，但受储能机理的影响，电荷是同过静电力作用吸引的，因此能量密度还有待提高；

（6）放电时间不长。超级电容器充电快，但放电也快，这是目前需要研究突破的。

1.1.5  超级电容器的应用

 超级电容器的主要应用领域：(1) 小功率电子设备的后备电源；(2) 电动车和混合电动汽车的电源；(3) 可再生能源发电系统；(4) 变频驱动系统的能量缓冲器；(5) 军事装备领域。

1.2  石墨烯

1.2.1  石墨烯概述

石墨烯是一种非常重要的碳的同素异形体，碳原子采取sp2的杂化方式形成稳定的六元环，这些六元环排列成蜂窝状的二维结构，填补了零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨中二维的空隙[7]。自从Novoselov和Geim在2004年成功地分离和鉴定出石墨烯，它就引起了科学技术界的广泛关注，成为目前最热门的研究领域之一[8]。因为石墨烯具有特殊的单片层结构，所以它具有很多优异的物理化学性能，如超大的比表面积，良好的透光率，优异的热性能、力学性能和电学性能等，在药物输送、电子传感器、电池、超级电容器和纳米复合材料等领域具有广泛的应用前景。

  石墨烯的结构示意图

1.2.2  石墨烯的制备方法 石墨烯/MnxOy的制备及其电化学性能研究(3):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_70789.html