作为绿色能源的中间形式,电能的转换和存储技术一直是各国研究的热点。其中,以双电层电容技术(EDLC)为基础的超级电容器和混合电容器技术作为极有前景的能源解决方案而受到广泛关注。(1)电解质中离子传递影响溶剂的微观结构和介电常数,而介电常数的改变反过来又影响离子的传递。本文首先拓展了原始电解质模型,把溶剂的局域介电常数与离子密度耦合起来,然后结合动态密度泛函理论(DDFT),提出了一种扩展的DDFT方法。(2)以基于电解质水溶液的EDLC充放电过程为研究对象,采用扩展的DDFT对电解质中离子扩散进行了研究。获得了介电常数和离子浓度的时空分布,并研究了不同电解质水溶液中离子迁移的动力学特征和微分电容的变化规律。与实验数据进行对比,发现当电解液中阳离子水合能力强时,离子浓度和局部介电常数之间的耦合效应使能量密度和功率密度均降低。(3)进而以CapMix技术中电能的提取为研究对象,通过MPM模型获得了 CapMix中的最大输出功及充电时间等。获得了最大输出功和平均功率随电势的变化曲线,结果表明最大输出功和平均功率均随电势的增加先增加后降低,而当考虑离子的介电衰减效应时,两者最大值对应的电势值均降低。