引 言
与双电层电容EDLC材料和电池材料相比，赝电容材料可同时具有较高比容量和高倍率特征，这促使了大量关于赝电容材料及相关储能体系的研究。近年来，纳米材料在储能领域得到了广泛应用。由于纳米材料尺寸效应造成的离子扩散长度极大缩短和表/界面的高度暴露等以及电极材料新型晶体结构的设计，许多电池材料在一定的情况下表现出堪比赝电容材料的快速氧化还原反应动力学或是类似的充放电行为。随之，“电池材料”和“赝电容材料”的界限在当前电化学和材料科学领域变得模糊。
近日，武汉理工大学刘金平教授针对这一问题，在Energy& Environmental Materials上发表了题为“Definitionsof Pseudocapacitive Materials: A Brief Review”的文章。该文首先回顾了赝电容材料的定义和关键特性、定义的演变以及由此产生的混淆。然后，为了能够准确的区分电池材料和赝电容材料，作者提出了在优先考虑电化学特征（CV和GCD）的同时应正确使用基于CV曲线的定量动力学分析来阐明电极的电荷存储机制的判据。最后，简要介绍了非对称超级电容器和混合超级电容器的正负极匹配结构及区别。该综述将有助于正确理解和判断赝电容材料和电池材料，从而避免混淆。
图文简介
图1.（a）不同能量存储器件的能量密度-功率密度分布图；
（b）电池和超级电容器中电极材料的基本电荷存储机理图。
1. 赝电容材料的传统定义
首次对赝电容进行定义的是B. E. Conway，他在“Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications”一书中提到：在电极表面/近表面上经历的快速可逆的法拉第反应产生赝电容，即C=dQ/dV。能够表现出这种现象且展现确定C值的材料称为“赝电容材料”。赝电容材料法拉第反应的本质行为与电池相似，然而，其电化学特征则展现为与EDLC相似的近矩形的CV曲线和几乎线性的GCD曲线。
图2.典型赝电容材料的电化学特征
（a-b）MnO2电极在KCl溶液中的CV及GCD曲线；
（c）MnO2电极在不同电解液中的CV曲线；
（d-e）RuO2电极在H2SO4溶液中的CV及GCD曲线；
（f）Fe2O3电极在Na2SO4溶液中的CV曲线。
2. 定义的演变和后期混淆
与传统的体相电池材料相比，纳米材料电极具有更大的比表面积，离子扩散长度明显缩短，所谓的“体相”氧化还原反应可能转变为“表面/近表面”层次上的氧化还原反应。因此，有的电池材料在纳米化之后CV和GCD曲线中表现出类似于赝电容的特征电容，有的则是氧化还原反应动力学明显加快。
最有代表性的材料是LiCoO2，与传统赝电容材料（MnO2，RuO2等）不同，当他们的尺寸小到临界值时，其电池特性会消失，展现出近似直线的GCD特征。为了将这一类电极材料与传统赝电容材料进行区分，Dunn等提出了他们的观点，认为像LiCoO2一样的材料可以被看做是“非本征赝电容”。即当他们在体相时，表现出来的是电池材料的行为，但是随着电极尺寸的减小，赝电容行为逐渐表现出来，这种特性被认为是纳米效应的影响。
图3.演化出的“赝电容”
（a）LiCoO2电极的尺寸效应；
（b-c）Ni(OH)2电极在碱性条件下的CV及倍率；
（d）TiO2电极储存Li+的CV曲线；
（e）MoO3电极在含Li+溶液中的CV曲线；
（f-g）Nb2O5储存Li+的CV曲线及相应的峰电流和扫速关系图；
（h-i）Mxene在H2SO4溶液中的CV曲线及相应的峰电流和扫速关系图。
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