电化学超级电容器（electrochemical supercapacitors ，ES），也叫做电化学电容器（electrochemical capacitors，EC），或简称超级电容器（supercapacitors or ultracapacitors），是近年来广为关注的新型能源器件。随着世界经济的现代化，如石油、天然气、煤炭等能源危机迫在眉睫。人们开始研究将会使用替代能源，例如太阳能、风能或者燃料电池。但是由于能量来源本身的特性，决定了这些发电的方式往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。随着风力和太阳光强度的变化，这些能源产生的电能输出也会发生相应的变化。这就需要使用一种缓冲器来存储能量。由于这些能源产生的电能输出可能无法满足消费者一方的峰值电能需求，因此可以采用能量缓冲器在短时间内提供所需的峰值电能，直到发电量增大，需求量减少。另外，在能源产生的过程是稳定的而需求是不断变化的情况下，也可以使用能量缓冲器。在使用替代能源技术领域，超级电容器是一种新型的关键部件。
由于超级电容器不是通过化学反应来充电的，而是通过在电极表面积累电荷进行充电的，因此它的充电电流可以非常高，且没有充电时间的限制。超级电容器有比常规电容器能量密度大和比充电电池功率密度高的优点，而且可快速充放电，使用寿命长，是一种新型、高效、实用的能量存储装置，有着广泛的应用前景，如便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。而且，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。
碳纳米管是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的无缝中空管，具有独特的物理和化学性能，在复合材料增强、纳米器件、场发射、催化剂等领域具有潜在的应用价值。它有良好的导电性、大的比表面积、化学性质稳定、适合电解质离子迁移的孔隙（孔径一般大于2 nm），以及交互缠绕可形成纳米尺度的网络结构，因而被认为是超级电容器理想的电极材料。
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