超級(jí)電容器由于功率性能好、循環(huán)壽命長等因素得到了廣泛的關(guān)注。根據(jù)物理學(xué)常識(shí)我們知道：功率=電壓´電流，由于目前的超級(jí)電容器的電壓一般較低，為1-3V，因此提高輸出功率僅能通過提升超級(jí)電容器的工作電流來實(shí)現(xiàn)，但是提升工作電流是有極限的，首先受限于超級(jí)電容器的動(dòng)力學(xué)條件，主要包含離子在電解液中的擴(kuò)散速度，以及離子在電極材料內(nèi)的擴(kuò)散速度（贗電容）等，此外還受到電池集流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的限制，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的集流體接觸阻抗大，大電流放電時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫度升高等問題，都使的無限提高放電電流是不可能的。

因此要進(jìn)一步提升超級(jí)電容器的功率密度要從電壓的角度進(jìn)行著手，提升超級(jí)電容器的電壓也主要有兩個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)：1）材料本身，通過更換電極材料提高電池電壓。這方面可操作的空間不大，一方面受制于材料自身的因素，電壓提高非常困難，另一方面受限于電解液的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，不可能無限提高電壓。2）另一個(gè)方面可以通過內(nèi)串聯(lián)的方式提升超級(jí)電容器的電壓。一般而言這種方式僅適用于全固態(tài)結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)超級(jí)電容器，由于電解液的流動(dòng)性，使得電極僅能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部并聯(lián)的形式，只有全固態(tài)結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器才能夠通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部串聯(lián)。

印度科學(xué)研究院的BuddhaDeka Boruah和Abha Misra兩人根據(jù)上述的理論，提出了一種凝膠電解質(zhì)內(nèi)串聯(lián)電容器，為了解決KOH溶液流動(dòng)的問題，Buddha Deka Boruah將PVA（乙烯醇）與KOH溶液進(jìn)行了混合，制備了凝膠電解質(zhì)。該超級(jí)電容器通過內(nèi)串聯(lián)的辦法使得工作電壓達(dá)到了4.5V，相比于相同材質(zhì)的普通超級(jí)電容器，能量密度和功率密度分別提升61%和33%。在4.5V的工作電壓下，循環(huán)5000次容量保持率可達(dá)97%，同時(shí)該電容器還具有良好的柔性，可以進(jìn)行彎折。

該內(nèi)串聯(lián)電容器的制備過程如下圖所示，電極成分分別為rGO- CNTs-Fe2O3//rGO-CNTs-ZnCo2O4 ，其中rGO能夠提供雙電層電容，CNT既能夠提供雙電層電容也能夠提升電極的導(dǎo)電性，F(xiàn)e2O3和ZnCo2O4能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，提供贗電容。Buddha Deka Boruah利用掩膜輔助噴射沉積技術(shù)將其涂布在集流體的表面。

下圖a為該超級(jí)電容器的循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果，掃面速度為50-1000mV／s，圖b則展示了該電容器在2000-5000mV／s的掃描速度下循環(huán)伏安曲線，上述測(cè)試表明該電容器具有非常好的倍率性能。圖d則展示了在不同的彎曲角度下，超級(jí)電容器的循環(huán)伏安曲線，從曲線上可以看到，彎曲角度對(duì)于超級(jí)電容器的性能幾乎沒有影響，表明該超級(jí)電容器具有良好的柔性。圖中虛線部分展示了該電容器的工作原理。

下圖為該電容器的工作曲線，圖a展示了在不同的電流密度（0.222A／g-0.555A/g）下，該電容器的充放電曲線，圖b為不同的工作電壓（1.5V-4.5V）下，電容器的充放電曲線。從圖e中的嵌入圖可以看到，隨著改超級(jí)電容器工作電壓的提高，其能量密度和功率密度同時(shí)提高，這表明超級(jí)電容器的性能與工作電壓呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。同時(shí)該超級(jí)電容器還表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的循環(huán)性能，在4.5V的工作電壓下，循環(huán)5000次容量保持率可達(dá)97%。

BuddhaDeka Boruah和Abha Misra兩人通過凝膠電解質(zhì)克服了液態(tài)電解質(zhì)電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)內(nèi)串聯(lián)的難題，內(nèi)串聯(lián)工藝使得超級(jí)電容器的電壓得到了大幅度的提高，并使的其能量密度和功率密度都有了顯著的提高，該方式也可以在鋰離子電池設(shè)計(jì)方面進(jìn)行借鑒。