本發明專利技術屬于電容器領域，其公開了一種非對稱型電化學電容器電極及非對稱型電化學電容器；該非對稱型電化學電容器電極包括正極和負極；正極的材料包括鋁箔以及涂覆在鋁箔上的質量比分別為80～93∶2～10∶5～10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑組成的正極活性材料；負極的材料包括銅箔以及涂覆在銅箔上的質量比分別為80～93∶2～10∶5～10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑組成的負極活性材料。本發明專利技術提供非對稱型電化學電容器電極，其負極材料具有低的電位平臺，而正極采用了比表面積較高、電導率優良的金屬氧化物，其能夠有效的降低整體非對稱型電化學電容器的內阻，又能使非對稱型電化學電容器的形成較高的比電容。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電容器領域，其涉及一種非對稱型電化學電容器。本專利技術還涉及一種該非對稱型電化學電容器的制備方法。
技術介紹
20世紀90年代，對電動汽車的開發以及對功率脈沖電源的需求，更刺激了人們對電化學電容器的研究。目前電化學電容器的比能量仍舊比較低，而電池的比功率較低，人們正試圖從兩個方面解決這個問題(I)將電池和超級電容器聯合使用，正常工作時，由電池提供所需的動力；啟動或者需要大電流放電時，則由電容器來提供，一方面可以改善電池的低溫性能不好的缺點；可以解決用于功率要求較高的脈沖電流的應用場合，如GSM、GPRS 等。電容器和電池聯合使用可以延長電池的壽命，但這將增加電池的附件，與目前能源設備的短小輕薄等發展方向相違背。(2)利用電化學電容器和電池的原理，開發混合電容器作為新的貯能元件。1990年Giner公司推出了貴金屬氧化物為電極材料的所謂贗電容器或稱準電容器(Pseudo-capacitor)。為進一步提高電化學電容器的比能量，1995年，D. A. Evans等提出了把理想極化電極和法拉第反應電極結合起來構成混合電容器的概念(Electrochemical Hybrid Capacitor, EHC 或稱為 Hybrid capacitor)。1997 年，ESMA 公司公開了 NiOOH/ AC混合電容器的概念，揭示了蓄電池材料和電化學電容器材料組合的新技術。2001年， G. G. Amatucci報告了有機體系鋰離子電池材料和活性炭組合的Li4Ti5012/AC電化學混合電容器，是電化學混合電容器發展的又一個里程碑。目前研究的活性炭/石墨烯型混合電容器主要采用高比表面積的活性碳作為正極材料，在正極與電解液的表面形成雙電層，正極材料的容量決定了整體系的容量。但是目前采用的高比表面積活性炭大部分的微孔比表面積無法形成有效電容，使得電容器能量密度低，導致電容器的比電容低。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能量密度高、比電容高的非對稱型電化學電容器。一種非對稱型電化學電容器，包括正極、負極、介于所述正極和負極之間的隔膜以及電解液；所述正極、負極及隔膜浸泡在所述電解液中；其中，所述正極的材料包括鋁箔以及涂覆在所述鋁箔上的質量比分別為80 93 2 10 5 10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑組成的正極活性材料；所述負極的材料包括銅箔以及涂覆在所述銅箔上的質量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑組成的負極活性材料。上述非對稱型電化學電容器中，所述正極活性材料與所述負極活性材料的質量比為 I : I I : 5。上述非對稱型電化學電容器中，電極材料或電解液材料如下所述金屬氧化物為NiO、MnO2, PbO2或RuO2中的至少一種；所述石墨烯為比表面積為400 1000m2/g的石墨烯； 所述第一導電劑和第二導電劑為乙炔黑、導電炭黑或碳納米管，這些導電劑均可以通過市面購買獲得；所述第一粘結劑和第二粘結劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；所述電解液為H2S04、KCl、KOH或Na2SO4水溶液中的至少一種；所述隔膜可采用現有水系二次電池用的多孔隔膜，如鉛酸蓄電池用的玻璃纖維隔膜，鎳氫電池用的多孔聚苯烯隔膜。本專利技術的另一目的在于提供上述非對稱型電化學電容器的制備方法，其步驟如下SI、將質量比分別為80 93 : 2 10 : 5 10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑配置成正極活性材料，以及將質量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑配置成負極活性材料；S2、將所述正極活性材料涂覆在鋁箔上，經干燥處理后，制得正極；將所述負極活性材料涂覆在銅箔上，經干燥處理后，制得負極；S3、將所述正極、負極以及隔膜剪切成所需規格后按照正極/隔膜/負極的順序組裝后置入裝有電解液的容器中，獲得所述非對稱型電化學電容器。上述制備方法中，步驟S2中，所述正極活性材料與所述負極活性材料的質量比為 I : I I : 5。本專利技術提供非對稱型電化學電容器，采用將法拉第準電容嵌入_脫嵌機制與雙層電容協調組合于一個儲能容器中，其負極材料具有低的電位平臺，使得鋰離子電容器的平均工作電壓高于傳統的雙電層電容器，又由于嵌入-脫嵌機制產生的化學能，從而使體系的能量密度上升；而正極采用了比表面積較高、電導率優良的石墨烯，其能夠有效的降低整體鋰離子電容器的內阻，又能使鋰離子電容器的形成較高的比電容；正極采用的石墨烯材料具有良好的電導率，能夠有效的降低整體鋰離子電容器的內阻，使混合鋰離子電容器的功率密度較雙電層電容減小不是太多，同時能夠保持良好的循環壽命。附圖說明圖I為本專利技術的非對稱型電化學電容器結構示意圖2為本專利技術的非對稱型電化學電容器的制備工藝流程圖3為本專利技術實施例I的非對稱型電化學電容器的恒電流充放電曲線圖。具體實施方式—種非對稱型電化學電容器，如圖I所不，包括正極6、負極7、介于所述正極6和負極7之間的隔膜3以及電解液8，所述正極6、負極7、隔膜3按照正極6/隔膜3/負極7 順序組裝后置入盛有電解液8的容器9中；正極6的材料包括鋁箔I以及涂覆在所述鋁箔 I上的質量比分別為80 93 2 10 5 10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑組成的正極活性材料2 ;負極7的材料包括銅箔5以及涂覆在所述銅箔5上的質量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑組成的負極活性材料4。上述非對稱型電化學電容器中，所述正極活性材料與所述負極活性材料的質量比為 I : I I : 5。上述非對稱型電化學電容器中，電極材料或電解液材料如下所述金屬氧化物為NiO、MnO2, PbO2或RuO2中的至少一種；所述石墨烯為比表面積為400 IOOOmVg的石墨烯，也可以選用進行表面改性的金屬氧化物，如，進行摻雜B、N、O、F等元素的表面改性金屬氧化物；第一導電劑和第二導電劑為乙炔黑、導電炭黑(如，導電炭黑super P)或碳納米管，這些導電劑均可以通過市面購買獲得；第一粘結劑和第二粘結劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；電解液為水系電解液，如，H2S04、KCl、K0H、Na2S04、Li2S04、LiCl或NaCl水溶液中的至少一種；所述隔膜可采用現有水系二次電池用的多孔隔膜，如鉛酸蓄電池用的玻璃纖維隔膜，鎳氫電池用的多孔聚苯烯隔膜。本專利技術的另一目的在于提供上述非對稱型電化學電容器的制備方法，如圖2所示，包括步驟如下SI、將質量比分別為80 93 : 2 10 : 5 10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑配置成正極活性材料，以及將質量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑配置成負極活性材料；S2、將所述正極活性材料涂覆在鋁箔上，經干燥處理后，制得正極；將所述負極活性材料涂覆在銅箔上，經干燥處理后，制得負極；S3、將所述正極、負極以及隔膜剪切成所需規格后切割成所需規格并按照正極/ 隔膜/負極的順序組裝后置入裝有電解液的容器中，獲得所述非對稱型電化學電容器。上述制備方法中，步驟S2中，所述正極活性材料與所述負極活性材料的質量比為 I : I I本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種非對稱型電化學電容器，包括正極、負極、介于所述正極和負極之間的隔膜以及電解液；所述正極、負極及隔膜浸泡在所述電解液中；其特征在于，所述正極的材料包括鋁箔以及涂覆在所述鋁箔上的質量比分別為80～93∶2～10∶5～10的金屬氧化物、第一導電劑以及第一粘結劑組成的正極活性材料；所述負極的材料包括銅箔以及涂覆在所述銅箔上的質量比分別為80～93∶2～10∶5～10的石墨烯、第二導電劑以及第二粘結劑組成的負極活性材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周明杰，鐘玲瓏，王要兵，
申請(專利權)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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