本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)屬于電容器領(lǐng)域，其公開(kāi)了一種超級(jí)電化學(xué)電容器電極及超級(jí)電化學(xué)電容器；該超級(jí)電化學(xué)電容器電極包括正極和負(fù)極；正極的材料包括鋁箔以及涂覆在鋁箔上的質(zhì)量比分別為85∶10∶5的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑組成的正極活性材料；負(fù)極的材料包括鋁箔以及涂覆在銅箔上的質(zhì)量比分別為85∶10∶5的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑組成的負(fù)極活性材料。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供超級(jí)電化學(xué)電容器電極，其負(fù)極材料具有低的電位平臺(tái)，而正極采用了比表面積較高、電導(dǎo)率優(yōu)良的石墨烯，其能夠有效的降低整體超級(jí)電化學(xué)電容器的內(nèi)阻，又能使超級(jí)電化學(xué)電容器的形成較高的比電容。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于電容器領(lǐng)域，其涉及一種超級(jí)電化學(xué)電容器。本專(zhuān)利技術(shù)還涉及一種該超級(jí)電化學(xué)電容器的制備方法。
技術(shù)介紹
20世紀(jì)90年代，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)以及對(duì)功率脈沖電源的需求，更刺激了人們對(duì)電化學(xué)電容器的研究。目前電化學(xué)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(gè)方面解決這個(gè)問(wèn)題(I)將電池和超級(jí)電容器聯(lián)合使用，正常工作時(shí)，由電池提供所需的動(dòng)力；啟動(dòng)或者需要大電流放電時(shí)，則由電容器來(lái)提供，一方面可以改善電池的低溫性能不好的缺點(diǎn)；可以解決用于功率要求較高的脈沖電流的應(yīng)用場(chǎng)合，如GSM、GPRS·等。電容器和電池聯(lián)合使用可以延長(zhǎng)電池的壽命，但這將增加電池的附件，與目前能源設(shè)備的短小輕薄等發(fā)展方向相違背。(2)利用電化學(xué)電容器和電池的原理，開(kāi)發(fā)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(chēng)準(zhǔn)電容器(Pseudo-capacitor)。為進(jìn)一步提高電化學(xué)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(yīng)電極結(jié)合起來(lái)構(gòu)成混合電容器的概念(ElectrochemicalHybrid Capacitor, EHC 或稱(chēng)為 Hybrid capacitor)。1997 年，ESMA 公司公開(kāi)了 NiOOH/AC混合電容器的概念，揭示了蓄電池材料和電化學(xué)電容器材料組合的新技術(shù)。2001年，G. G. Amatucci報(bào)告了有機(jī)體系鋰離子電池材料和活性炭組合的Li4Ti5012/AC電化學(xué)混合電容器，是電化學(xué)混合電容器發(fā)展的又一個(gè)里程碑。目前以Ti02⑶納米線為負(fù)極，碳納米管(CNT)為正極，在lmol/LLiPF6/EC-DMC-DEC電解液中組裝成混合電容器，該體系能在0-2. 8V電壓范圍內(nèi)進(jìn)行較好的充放電循環(huán)，在10C倍率下，能量密度達(dá)12. 8wh/kg,是對(duì)稱(chēng)型CNT//CNT電容器的兩倍。雖然該體系利用了一維納米材料的優(yōu)點(diǎn)，但是由于碳納米管的容量較低，導(dǎo)致該體系的總體能量密度不是很高，使得電容器能量密度低，導(dǎo)致電容器的比電容低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種能量密度高、比電容高的超級(jí)電化學(xué)電容器。一種超級(jí)電化學(xué)電容器，包括正極、負(fù)極、介于所述正極和負(fù)極之間的隔膜以及電解液；所述正極、負(fù)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(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑組成的正極活性材料；所述負(fù)極的材料包括鋁箔以及涂覆在所述銅箔上的質(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑組成的負(fù)極活性材料。上述超級(jí)電化學(xué)電容器中，所述正極活性材料與所述負(fù)極活性材料的質(zhì)量比為I : I I : 5。上述超級(jí)電化學(xué)電容器中，電極材料或電解液材料如下所述石墨稀為比表面積為400 1000m2/g的石墨??；所述第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑為乙炔黑、導(dǎo)電炭黑或碳納米管，這些導(dǎo)電劑均可以通過(guò)市面購(gòu)買(mǎi)獲得；所述第一粘結(jié)劑和第二粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；所述電解液為鋰離子電解質(zhì)鹽與非水性有機(jī)溶劑配制而成；所述隔膜采用pp隔膜。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的在于提供上述超級(jí)電化學(xué)電容器的制備方法，其步驟如下 SI、將質(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑配置成正極活性材料，以及將質(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑配置成負(fù)極活性材料；S2、將所述正極活性材料涂覆在鋁箔上，經(jīng)干燥處理后，制得正極；將所述負(fù)極活性材料涂覆在銅箔上，經(jīng)干燥處理后，制得負(fù)極；S3、將所述正極、負(fù)極以及隔膜剪切成所需規(guī)格后按照正極/隔膜/負(fù)極的順序組裝后置入裝有電解液的容器中，獲得所述超級(jí)電化學(xué)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(fù)極活性材料的質(zhì)量比為I : I I : 5。本專(zhuān)利技術(shù)提供超級(jí)電化學(xué)電容器，其負(fù)極材料具有低的電位平臺(tái)，使得超級(jí)電化學(xué)電容器的平均工作電壓高于傳統(tǒng)的雙電層電容器，又由于嵌入-脫嵌機(jī)制產(chǎn)生的化學(xué)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(dǎo)率優(yōu)良的石墨烯，其能夠有效的降低整體超級(jí)電化學(xué)電容器的內(nèi)阻，又能使超級(jí)電化學(xué)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(dǎo)率，能夠有效的降低整體超級(jí)電化學(xué)電容器的內(nèi)阻，使混合超級(jí)電化學(xué)電容器的功率密度較雙電層電容減小不是太多，同時(shí)能夠保持良好的循環(huán)壽命。附圖說(shuō)明圖I為本專(zhuān)利技術(shù)的超級(jí)電化學(xué)電容器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的超級(jí)電化學(xué)電容器的制備工藝流程圖。具體實(shí)施例方式一種超級(jí)電化學(xué)電容器，如圖I所示，包括正極6、負(fù)極7、介于所述正極6和負(fù)極7之間的隔膜3以及電解液8，所述正極6、負(fù)極7、隔膜3按照正極6/隔膜3/負(fù)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(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑組成的正極活性材料2 ;負(fù)極7的材料包括銅箔5以及涂覆在所述銅箔5上的質(zhì)量比分別為80 93 : 2 10 : 5 10的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑組成的負(fù)極活性材料4。上述超級(jí)電化學(xué)電容器中，所述正極活性材料與所述負(fù)極活性材料的質(zhì)量比為I : I I : 5。上述超級(jí)電化學(xué)電容器中，電極材料或電解液材料如下石墨烯為比表面積為400 1000m2/g的石墨烯，也可以選用進(jìn)行表面改性的石墨稀，如，進(jìn)彳了慘雜B、N、O、F等兀素的表面改性石墨??； 第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑為乙炔黑、導(dǎo)電炭黑(如，導(dǎo)電炭黑super P)或碳納米管，這些導(dǎo)電劑均可以通過(guò)市面購(gòu)買(mǎi)獲得；第一粘結(jié)劑和第二粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；二氧化鈦納米線為二氧化鈦(B)納米線，即TiO2(B)納米線；所述電解液為鋰離子電解質(zhì)鹽與非水性有機(jī)溶劑配制而成的電解液；電解液中的鋰離子電解質(zhì)鹽為L(zhǎng)iPF6、LiBF4、LiB0B、LiCF3S03、LiN(S02CF3)或LiAsF6中的一種或兩種以上，電解液中的非水性有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、r-丁內(nèi)酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯或乙腈中的一種或兩種以上；所述隔膜可采用pp隔膜。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的在于提供上述超級(jí)電化學(xué)電容器的制備方法，如圖2所示，包括步驟如下SI、將質(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑配置成正極活性材料，以及將質(zhì)量比分別為80 93 2 10 5 10的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑配置成負(fù)極活性材料；S2、將所述正極活性材料涂覆在鋁箔上，經(jīng)干燥處理后，制得正極；將所述負(fù)極活性材料涂覆在銅箔上，經(jīng)干燥處理后，制得負(fù)極；S3、將所述正極、負(fù)極以及隔膜剪切成所需規(guī)格后切割成所需規(guī)格并按照正極/隔膜/負(fù)極的順序組裝后置入裝有電解液的容器中，獲得所述超級(jí)電化學(xué)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(fù)極活性材料的質(zhì)量比為I : I I : 5。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種超級(jí)電化學(xué)電容器，包括正極、負(fù)極、介于所述正極和負(fù)極之間的隔膜以及電解液；所述正極、負(fù)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(zhì)量比分別為80～93∶2～10∶5～10的石墨烯、第一導(dǎo)電劑以及第一粘結(jié)劑組成的正極活性材料；所述負(fù)極的材料包括鋁箔以及涂覆在所述銅箔上的質(zhì)量比分別為80～93∶2～10∶5～10的二氧化鈦納米線、第二導(dǎo)電劑以及第二粘結(jié)劑組成的負(fù)極活性材料。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周明杰，鐘玲瓏，王要兵，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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