电化学电容器作为一种清洁高效的储能器件，因具有功率密度高、循环寿命长等诸多突出的优点而受到广泛关注。炭材料是电化学电容器最经典的电极材料，主要通过离子在表面的吸附或层间的插嵌来存储电量。在之前的工作中，我们发现溶剂对离子的吸/脱附、插/脱嵌过程有很大的影响。为了揭示其中的微观机理，我们开展了以下几部分工作:　　1、以电化学石英晶体微天平(EQCM)为主要工具，研究了不同浓度NaClO4水溶液中活性炭电极/电解质溶液界面上离子的水合状态。结果表明，随着NaClO4浓度的增加，活性炭电极孔隙中吸附的离子的水合数不断减小。本体溶液中Na+水合数大于电极/溶液界面上的Na+水合数，即Na+在从本体溶液被吸附到活性炭孔隙的过程中发生了去溶剂化。另外，活性炭电极孔隙中Na+的水合数与活性炭负极的比电容有明显的线性关系。　　2、利用EQCM研究了5 mol/L NaClO4水溶液中的防冻添加剂（甲醇、乙醇）对Na+在活性炭表面吸附过程的影响。结果表明，甲醇、乙醇分子与Na+形成了溶剂化离子，随Na+一起吸附到了活性炭孔隙中;随着本体溶液中甲醇、乙醇浓度的增加，与吸附到活性炭孔隙中的每个Na+络合的甲醇、乙醇分子越来越多;随Na+吸附到活性炭孔隙中的甲醇、乙醇分子挤占了一定的孔隙，同时降低了双电层的介电常数，从而降低了活性炭电极在负电势区的比电容。　　3、采用原位X射线衍射(XRD)和EQCM研究了BF4-在丙稀碳酸酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、乙烯碳酸酯(EC)中插嵌石墨电极的过程。结果表明，EC抑制了BF4-在石墨层间的插嵌。EC、GBL、PC分子都随BF4-一起嵌入了石墨电极，但共嵌入的方式各不相同。同时，BF4-在石墨层间的溶剂化状态与对应的活性炭/石墨电容器的循环性能密切相关。　　4、采用非原位XRD和原位Raman研究了ClO4-在EC、GBL、PC中插嵌石墨的过程。非原位XRD的测试结果表明，在PC和GBL中，ClO4-嵌入了石墨中并形成了长程有序的高氯酸根-石墨嵌层化合物（ClO4--GICs），而且GBL分子极有可能也随ClO4-一起嵌入了石墨层间。而在EC中，ClO4-也嵌入了石墨中但没能形成长程有序的ClO4--GICs，即EC抑制了ClO4-在石墨层间的插嵌。当提高测试温度时，EC对ClO4-的抑制作用会大大减弱。原位Raman结果还表明ClO4-在EC中插嵌石墨的速度要比在GBL和PC中慢很多，可逆性也差很多。　　5、采用原位XRD、原位Raman和EQCM研究了PF6-在GBL中插嵌石墨的过程，并与在PC和EC中的插嵌行为进行了比较。结果表明，GBL对PF6-的插嵌也有抑制作用，尽管要比EC的抑制作用弱。同时，我们还发现PF6-在GBL中与BF4-在EC中的插嵌行为十分相似，这进一步说明GBL与EC的抑制作用在本质上是一样的。与此同时，实验结果再次表明，溶剂对活性炭/石墨电容器的性能具有决定性的影响。