在全球范围内由于对清洁能源的需求增加,迫切需要进一步探索新型的清洁能源和相关的能量存储系统工作,以保证有效地存储所产生的能量。电池和电化学电容器作为主要的储能设备,但两者都有各自的缺点。虽然电化学电容器可以在几秒钟内完成充电和放电的过程,但它们的能量密度比电池低,而功率密度要高得多,并且可在同一周期内实现。因此,介于电化学电池和传统电容器之间的超级电容器被视为电池的一种很有前途的替代品,特别是在负载均衡和储能设备领域;也被认为适用于需要最大功率、长循环寿命、运行稳定性、快速充放电时间、低加热水平、适当尺寸/重量和低成本的应用领域。然而,为了满足便携式电子、混合电动汽车和大型工业设备等未来系统的更高要求,需要通过改良制备工艺或者开发新材料,来提高超级电容器的性能和降低其生产成本。超级电容器结构通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物等几个组件,作为超级电容器的重要组成部分,目前对于电解质、集流体、隔离器已经有了大量的研究。例如:通过对普通铝箔表面进行处理,改进传统的铝箔集流体,减小电极片内阻,达到提高超级电容器单体的性能的目的。采用的方法通常是对铝箔进行电火花打碳处理,改变集流体表面性能,制成相应的电极片,并测试相关性能。得到在相同的碳基材料下,电火花打碳处理过的铝箔集流体与普通铝箔集流体相比,使接触电阻明显降低,同时对于电解质也做了大量的研究,为提高超级电容器单体性能做出贡献;而作为决定超级电容器储能多少的电极来说,科研人员已经研究了各种材料作为能量的电极存储设备,如活性炭、金属氢氧化物/氧化物、金属硫化物和导电聚合物。并且正在集中精力研究新型复合电极材料,通过提高个别材料储存能力来增强超级电容器装置的电化学性能。同时为了满足对高功率和低成本储能装置日益增长的需求,增加传统碳材料超级电容器的能量密度已经成为研究人员的主要目标。研究主要集中于改善活性材料的比电容,以增加最终器件的电容。本论文致力于提高超级电容器单体性能,研究内容是通过增加超级电容器中的活性炭材料的百分比来提高超级电容器的比能量强度和比电容。通过增加超级电容器电极中活性物质的质量负荷,提高每个电极面积的储能能力。然而,质量负载的增加将导致电极厚度的增加,这通常导致比电容的下降并且一旦电极厚度超过100μm就潜在的抵消了面电容的增加。在我们之前的工作中,我们展示了在有机电解质中,在电极厚度高达1000μm时,碳化钛衍生物(CDCTi C-)的高比电容保留率。在这项工作中,我们报告这种行为可以扩展到粗粒活性炭(AC)。粗粒活性炭(AC)是商用超级电容器最常用的电极材料,与碳化钛衍生碳CDC相比具有更宽的孔径分布和更低的电导率。随着电极厚度从200μm增加到800μm,粗粒活性炭(AC)电极在5mv/s的扫速下的面积电容从2.3F/cm2增加到7.4F/cm2。随着活性电极材料的质量负载的增加,电极堆叠中的集流体和隔膜占据的质量和体积减小,这使装置的重量和体积能量密度的得到增加。通过报道使用粗粒活性碳(AC)制备超级电容器厚电极的这种有利行为,我们希望引起人们对未开发的改善多孔碳基超级电容器性能的方法的兴趣,而不增加成本或改变当前使用的超级电容器制造工艺。