一、前言
由于全球人口的增多导致的能源需求的持续增加，所以迫切需要将能源采集的重点从不可再生能源转向可再生能源以应对化石燃料资源的枯竭和气候变化危机。因此，具有高能量密度和低功率密度的电能存储装置是必不可少的。超级电容器因为其循环寿命长、比功率高、充放电快等优点，在消费电子、电动汽车和军事国防等领域都有应用[1-2]。本项目主要研究的是在泡沫镍上制备纳米结构的Co3O4复合电极材料，从而提高钴氧化物实际应用中的超级电容器性能，进一步发展钴氧化物超级电容器电极材料。所以，所查文献均围绕纳米结构的Co3O4材料的制备、性能及实际应用方面，来源范围为书籍与网络文献。
二、超级电容器的原理与分类
超级电容器根据其储能机制主要分为两类：电化学双层电容器和赝电容器。
双电层电容器的储能机理类似于传统电容器的储能机理，即在电解液中两个电极材料靠静电吸附产生电容[3-4]。双层电容器是一种依托于界面双电层理论，从而开发、研制出的新型电容器。充电时，电极与电解液之间发生极化并形成双电层;放电时双电层随之消失。将两个电极材料放置在电解液中，电解液中的正负电荷在外加电场的作用下，分别向两个极板移动，形成电势差。放电时，内部的电荷则是在外接电路进行定向移动产生电流，同时电解液中的电荷将失去电极材料的吸引，重新分散在电解液中[5-6]。
法拉第电容器又被称为氧化还原赝电容器。它的反应机理为充电时氢离子或氢氧根离子在电极材料内部或电解质中发生氧化还原反应，该过程中产生的电荷进入到电极材料的体相中被存储起来[7]。在放电期间，存储在前面所述电极材料的电荷通过外部电路发射，产生电流，电极材料的氢离子或氢氧根离子的从材料中逸出，返回到电解质中。赝电容的能量存储是通过是氧化还原反应的储能电解质离子，因此比常规的双电层电容器具有更高的能量存储容量[8]。从理论上讲，赝电容的比容量为双电层电容器电容的10到100倍。
三、四氧化三钴的结构与特性
Co3O4是一种典型的P型半导体材料，分子量为240.79，理论钴含量为73.43％，氧含量为26.57％，外观为黑色或灰黑色粉末，结晶为立方晶体，晶格参数为8.084 Aring;，密度为6.055 g/cm3。禁带宽度为1.5 eV，具有尖晶石结构。晶体的组成是氧原子以面心立方密堆积，金属离子填充在氧原子紧密堆积的空隙里，其中四面体的中心为Co2 ;八面体的中心为Co3 。作为一种过渡金属氧化物，其化学性能稳定，存贮量丰富，理论比容量为890 mAh/g，是石墨的2.5倍，且密度为石墨的3倍，即体积比容量为石墨的7.5倍，这将大大缩小锂离子电池的体积，是理想的锂离子电池负极材料。而Co3O4在超级电容器中作为电极材料，具有好的赝电容性能、低价格、长期使用性能和好的耐腐蚀性能[9]。
四、四氧化三钴作为超级电容器电极材料研究现状
金属氧化物因其具有快速的氧化还原反应和高导电性，并且可以使能量快速存入超级电容器，目前己成为超级电容器电极材料的研究的焦点[10]。以RuO为代表的一类金属氧化物是一种理想的超级电容器电极材料，具有高比容量和充放电稳定性，同时拥有良好的导电性，但制造过程中污染严重，不符合绿色环保的科学发展观，并且制造成本太高，难以承受。
