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图6. 在水基电解液（1 mol/L H2SO4）和有机电解液（1 mol/L TEA-BF4乙腈溶剂）中多孔碳的比电容与微孔孔容关系[7]。
综合大量在水系电解液中的相关研究结果，微孔发达且比表面积高的材料对应质量比电容相对较高。而当孔径大于1 nm 时，比电容开始下降。尤其当孔径大于2 nm 后，即使比表面
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积已经达到 2000～2500m/g，材料比电容也只有100～150 F/g，远低于水系电解液中活性炭的平值200 F/g[8]。证明相比于比表面积而言，微孔对于质量比电容的影响更大。 3) 介孔结构的影响
微孔结构有利于多孔碳储能已被证实，但是当微孔孔容增大，离子向多孔碳孔道内传导阻力会增大，导致大电流密度充放电时比电容降低。研究表明材料内介孔是多孔碳内部形成三维离子传输通道的重要桥梁，适当的介孔比例可以保证离子在材料本体中快速传输，借此提高多孔碳微孔储能和倍率性能。介孔对离子传输过程的影响如图7所示，当存在一定比例的介孔时，可使多个微孔通过介孔联通，有效提高离子传递效率，加快电解液离子由电极表面向材料本体传输的速度，从而更大限度地发挥微孔储能的能力。
图7.没有介孔（a）和有介孔结构（b）时的活性炭内部离子传输通道示意图[9]。 由此可见设计新型双电层电容器的电极材料时，要综合考虑微孔和介孔相互作用的影响，不能单纯提高多孔碳中微孔孔容。但是，关于介孔和微孔之间的相互作用以及如何确定最佳介孔微孔孔容比，目前还缺乏深入理解，还需要继续深入研究。 4) 饱和效应
多孔碳离子储能存在饱和效应：即当充电电压超过某一值后，就不能继续储存电荷。饱和效应与微孔粒径分布密切相关的，当电压达到一定值时，孔结构处于饱和状态，导致电压继续增大时电容电流急剧下降。MYSYK 等[10]的研究表明多孔碳饱和效应产生的根本原因是在工作电压范围内，正负极电荷储存能力不相当。根本原因是正负极吸附离子的有效比表面积不同。因此，真正意义上的“对称”双电层电容器的不仅仅是正负极材料相同，两极还应具有相当的电荷储存能力。 5) 离子变形、离子嵌入/脱出
当微孔尺寸进一步缩小，平均孔径在0.58 nm时，多孔碳仍有储能能力，而理论上去溶剂化阳离子直径大于微孔孔径，该材料不具有储能能力，因此 ANIA 等解释在电场作用下，去溶剂化阳离子产生变形，进而被吸附[11]。也有研究者证实了充放电过程中可能存在离子的嵌入/脱出过程，同时也认为离子嵌入/脱出造成的体积变化是影响碳材料电极循环寿命的主要因素[12]。 近年，研究者们提出的多种多孔碳双电层电容储能机理模型为理解双电层储能机理、提高多孔碳的储能性能开辟了新思路。研究已证实材料孔结构是决定电容储能机理的关键因素，单纯增大比表面积不利于提高多孔碳电容，反而导致低能量密度。当孔径与去溶剂化（或变形）后的离子直径相当时，多孔碳比电容会显著提高，且当多孔碳中还存在合适比例的介孔时可提高电解液离子向材料本体传输的能力从而更大限度地发挥微孔的电荷储存能力。 相关文献
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