在电化学电容器中使用中性水系电解质，红宝石电容中性电解液中MnO2处于半导体状态

在中性电解液中，MnO2处于半导体状态，导致循环伏安图呈现类矩形，由于MnOOH的溶解度在浓碱溶液中增加，所以MnO2在碱性溶液中会被还原为绝缘体的Mn（OH）2，溶解态的锰（Ⅲ）发生还原，在低电压下生成锰（Ⅱ）离子，最终与OH-结合形成不溶性Mn（OH，在这种情况下，中性电解质，如Li2SO4、Na2SO4、K2SO4、KCl溶液被广泛用到基于MnO2作为电极材料的电容器的研究，使用K2SO4水溶液作为电解液时，电容器在比功率为2kW·kg-1时比能量可达到17.6W·h·kg-1，与Li2SO4作为电解液的电容器相比其电化学性能较好，最近报道，关于循环性能，由a-MnO2/CNT作为负极，活性炭作为正极，以Na2SO4作为电解液组成的不对称电容器在50A·g-1下充/放电2000次后电容量仍保持为初始值的77%，大多数赝电容材料（例如MnO2）具有很高的比电容，但是它们的电势窗口是有限的，因此，如果使用这些电极材料，则限制了对称电化学电容器的工作电压和能量密度，对于基于二氧化锰的对称电化学电容器，在大多数情况下，电池电压约为1V，用其他电极材料替代负极（例如活性炭），它与二氧化锰有一个互补窗口，通过扩展到负电压，可以显著地提高电容器电压，与前面提到的使用强酸性或强碱性电解质的不对称电化学电容器正电极相比［例如活性炭/PbO2和活性炭/Ni（OH），不对称活性炭/二氧化锰电化学电容器在中性电解质中由于MnO2的赝电容行为，具有很好的循环使用寿命，在早期的研究中，将中性的电解质使用在不对称的活性炭/MnO2的电化学电容器中，在开发基于中性电解质的不对称电化学电容器方面做出了巨大的贡献，迄今为止，各种类型的负极和正极材料在中性水系电解质的研究已被报道（主要是硫酸盐电解质），这些不对称的电化学电容器的操作电压范围可达到1.8～2.0V，高于强酸性或碱性电解质的不对称电化学电容器，由于电容器电压升高，大多数电化学电容器的能量密度可以达到20W·h·kg-1以上，一些甚至达到50W·h·kg-1，这些能量密度值相当于甚至高于有机电解液双电层电容器，因此，如果可以进一步改善电容器的循环寿命和速率性能等，这些使用中性电解质的不对称电化学电容器将有望替代商业有机电解液双电层电容器，最近，有报道使用合适的正极材料（例如活性炭和MnO2）结合电池型Li负电极，在Li2SO4和LiCl等中性电解质溶液中，电容器电压高达4V，由于金属Li电极不能直接与含水电解液接触，因此可以使用对水稳定的多层Li作为负极（被保护的Li电极），总而言之，在电化学电容器中使用中性水系电解质不仅可以解决腐蚀性问题，而且还可以增加工作电压，从而提高能量密度，然而，为了提高电容器的能量密度和循环寿命，中性电解质的电化学电容器的性能还需要进一步完善。