一種正極材料和超級電容器制造技術

本發(fā)明專利技術屬于電容器領域，尤其涉及一種正極材料和超級電容器。本發(fā)明專利技術提供的超級電容器包括正極、負極、電解液和介于正極與負極之間的隔膜；所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型MnO2、α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2、Na4Mn14O26·9H2O和NaxMnO2·yH2O中的一種或多種；0<x≤1,0≤y≤3；所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化錳、λ-MnO2、LiMn2O4、LiCoO2和Na2FePO4F中的一種或多種。由于本發(fā)明專利技術超級電容器的正極中含有電容型活性材料和嵌金屬離子材料，使本發(fā)明專利技術提供的超級電容具有較高的比能量。實驗結果表明，本發(fā)明專利技術提供的超級電容器的比能量可以高達45.3Wh/kg，對應的比功率為19.8W/kg。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于電容器領域，尤其涉及一種正極材料和超級電容器。
技術介紹
隨著信息技術、電子產品、車用能源等領域中新技術的迅速產生和發(fā)展，人們更加關注新穎的超級電容器的研究與開發(fā)。超級電容器(也稱作電化學電容器)是近幾年發(fā)展起來的一種能夠大容量存儲電能，并且具有大功率放電特性的電容器，是一種介于電容器與電池之間的新型儲能器件。超級電容器按照其儲能原理可分為兩類:雙電層電容器和贗電容器。雙層電容器的基本原理是利用電極和電解質之間形成的界面雙電層來存儲能量的一種電子元件。當電極和電解質接觸時，由于庫侖力、分子間力或原子間力的作用，使固液界面出現(xiàn)穩(wěn)定的、符號相反的雙層電荷，稱為界面雙電層。贗電容也稱為法拉第準電容，是在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質進行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學吸附/脫附或氧化/還原反應，產生和電極充電電位有關的電容。超級電容器與傳統(tǒng)電容器不同，它通過電極和電解液之間的界面或電極表面或內部的可逆的氧化還原反應進行電荷存儲，也正因為此，超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。然而，同電池相比，超級電容器存在著比能量低的缺點，從而影響其在新能源汽車、能量回收、新能源儲能等要求能量密度高的領域的應用。
技術實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種正極材料和超級電容器，本專利技術提供的超級電池容器具有較高的比能量。本專利技術提供了一種超級電容器，包括正極、負極、電解液和介于正極與負極之間的隔膜；所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型Μη02、α -Μη02、β _Μη02、γ _Μη02、Na4Mn14026.9Η20和 NaxMn02.yH20 中的一種或多種；0〈x ^ 1, 0 ^ y ^ 3 ；所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化猛、λ _Mn02、LiMn204、LiCoO；^Na2FeP04F中的一種或多種。優(yōu)選的，所述電容型活性材料和嵌金屬離子材料的質量比為(5?20): (50?100)。優(yōu)選的，所述負極包括負極活性材料，所述負極活性材料包括活性炭、石墨烯、碳納米管、V02、LiV30s、TiP207、LiTi2(P04)3和 NaTi 2(P04)3中的一種或多種。優(yōu)選的，所述電容型活性材料和嵌金屬離子材料的總質量與所述負極活性材料的質量比為1:(0.5?2.5)。優(yōu)選的，所述電解液中含有Na+、K+和Li +中的一種或多種；所述電解液的溶劑為水。優(yōu)選的，所述正極和負極分別還包括粘結劑和導電劑。優(yōu)選的，正極中，所述電容型活性材料和嵌金屬離子材料的總質量與導電劑和粘結劑的質量比為(60?95): (2?30): (3?10)。優(yōu)選的，負極中，所述負極活性材料與導電劑和粘結劑的質量比為(80?97):(1 ?10): (2 ?10)。優(yōu)選的，所述正極和負極中粘結劑包括聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚偏氟乙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁苯橡膠和丁腈橡膠中的一種或多種；所述正極和負極中導電劑包括炭黑和/或石墨烯。本專利技術提供了一種正極材料，包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型Μη02、α -Μη02、β _Μη02、γ _Μη02、Na4Mn14026.9Η20和 NaxMn02.yH20 中的一種或多種；0〈x ^ 1, 0 ^ y ^ 3 ；所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化猛、λ -Mn02、LiMn204、LiCoO；^Na2FeP04F中的一種或多種。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術提供了一種正極材料和超級電容器。本專利技術提供的超級電容器包括正極、負極、電解液和介于正極與負極之間的隔膜；所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型 Μη02、α -Μη02、β -Μη02、γ -Μη02、Na4Mn14026.9Η20 和 NaxMn02.yH20 中的一種或多種；0〈x彡1，0彡y彡3 ;所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化猛、λ-Mn02、LiMn204、LiCo02和Na2FeP04F中的一種或多種。本專利技術提供的超級電容器包括正極、負極、隔膜和電解液。其中，所述正極包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料。由于本專利技術超級電容器的正極中含有電容型活性材料和嵌金屬離子材料，使本專利技術提供的超級電容具有較高的比能量。實驗結果表明，本專利技術提供的超級電容器的比能量可以高達45.3Wh/kg，對應的比功率為19.8W/kg0【附圖說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其它的附圖。圖1是本專利技術實施例1提供的電容器的充放電曲線圖；圖2是本專利技術實施例1提供的電容器的充放電循環(huán)穩(wěn)定性曲線圖；圖3是本專利技術實施例1提供的電容器的比能量-比功率關系圖。【具體實施方式】下面對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術提供了一種超級電容器，包括正極、負極、電解液和介于正極與負極之間的隔膜；所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型Μη02、α -Μη02、β _Μη02、γ _Μη02、Na4Mn14026.9Η20和 NaxMn02.yH20 中的一種或多種；0〈x ^ 1, 0 ^ y ^ 3 ；所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化猛、λ -Mn02、LiMn204、LiCoO；^Na2FeP04F中的一種或多種。本專利技術提供的的超級電容器包括正極，所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料。在本專利技術中，所述電容型活性材料包括無定型Μη02、α -Μη02、β _Μη02、γ _Μη02、Na4Mn14026.9Η20 和 NaxMn02.yH20 中的一種或多種。其中，在 NaxMn02.yH20中，0〈x ^ 1,0 ^ y ^ 3o在本專利技術提供的一個實施例中，所述NaxMn02.yH20具體為Na0.55Mn02.1.5H20、NaMn02.H20、NaQ.44Mn02S NaMnO 2。在本專利技術中，所述電容型活性材料的作用為在電極和電解液的界面上形成雙電層，提升超級電容器的功率特性。本專利技術對所述電容型活性材料的來源沒有特別限定，采用市售商品即可。在本專利技術中，所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化錳、λ-Μη02、LiMn204、LiCo0jPNa2FeP04F中的一種或多種。在本專利技術中，所述嵌金屬離子材料的作用為改善金屬離子在電極中嵌入與脫出的電化學反應過程，提高超級電容器的儲能特性。本專利技術對所述嵌金屬離子材料的來源沒有特別限定，采用市售商品即可。在本專利技術提供的一個實施例中，正極中，所述電容型活性材料和嵌金屬離子材料的質量比為(5?20):(50?100);在本專利技術提供的另一個實施本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種超級電容器，包括正極、負極、電解液和介于正極與負極之間的隔膜；所述正極包括正極材料，所述正極材料包括電容型活性材料和嵌金屬離子材料；所述電容型活性材料包括無定型MnO2、α?MnO2、β?MnO2、γ?MnO2、Na4Mn14O26·9H2O和NaxMnO2·yH2O中的一種或多種；0<x≤1,0≤y≤3；所述嵌金屬離子材料包括尖晶石型二氧化錳、λ?MnO2、LiMn2O4、LiCoO2和Na2FePO4F中的一種或多種。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李長青，王昕，龐雷，
申請(專利權)人：上海賽特康新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31