超级电容器因充放电速度快、功率密度高、循环寿命长等优异的特点，被广泛运用于工业、电子等领域。目前关于超级电容器的主要研究方向为提升其能量密度，相应的措施包括改变电极的结构、组成以及增大电极有效的比表面积，或利用化学修饰在电极表面上引入官能团，增加电极材料的赝电容。这些措施虽有一定成效，但同时损失了电容器的功率密度。本研究为在保障功率密度的前提下对能量密度具有提升，特引入了关于电极和电解液相界面储能的机理探究。
　　本文主要研究了外电势与表面电位在双电层电容器储能过程中的影响。首先探究了施加在活性炭和二氧化钛电极两端的电势对所形成的电容器性能的改变。分别将电压区间及开路电压作为研究参数，通过电容器性能的变化来表征与两者间存在的关系。在此过程中，当电极材料两端的电压区间以开路电压为对称时，双电层对阴阳离子的吸附作用有相同的效果，此时电容器具有相同的能量密度。若选择开路电压之外的电压区间，则对电容器的比电容具有提升作用。
　　其次本文通过研究不同晶型结构TiO2电极的零电荷电势(PZC)及表面Zeta电位，得到了表面电位对电容器性能的影响规律。研究结果表明，金红石型TiO2薄膜电极的Zeta电势约为-44.5mV，锐钛矿型为-18.6mV；且两者的PZC分别为-0.11V和-0.14V。根据电化学性能测试得Zeta电势绝对值及PZC较大的金红石型薄膜电极具有较大的电极比电容，可达41.82mF/cm2。
　　为了研究电容器中电极、溶液界面的储能过程，本研究通过实验分别得到了TiO2晶型结构与其Zeta电势及零电荷电势间的关系，并结合电极材料储能中所涉及到的离子交换机制、带电离子水化模型及密度泛函等理论对此进行分析。在能量存储方面，实现了在电能输入保持不变的前提下，进一步提升双电层电容器的能量密度。