[發明專利]一種超級電容器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110233315.7
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102945755A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/045
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明屬于電容器領域，其涉及一種超級電容器。本發明還涉及一種該超級電容器的制備方法。

背景技術

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：(1)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Li₄Ti₅O₁₂/AC電化學電容器，是電化學電容器發展的又一個里程碑。

對于石墨做負極的混合電容器來說，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，同時活性炭材料本身的電導率不高，影響了電容器內阻，使得電容器能量密度低，導致電容器的比電容低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能量密度和比電容都較高的超級電容器。

一種超級電容器，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的石墨烯混合物、第一導電劑以及第一粘結劑組成的正極活性材料，且所述石墨烯混合物包括質量比為1∶0.1～1的石墨烯和磷酸鐵鋰；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、第二導電劑以及第二粘結劑組成的負極活性材料。

上述超級電容器中，所述正極活性材料與負極活性材料的質量比為1∶1～1∶5。

上述超級電容器中，電極材料或電解液材料如下：

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)；

所述電解液為鋰離子電解質鹽與非水性有機溶劑配制而成的電解液；

所述隔膜采用電容器常用的pp隔膜。

本發明的另一目的在于提供上述超級電容器的制備方法，其步驟如下：

S1、將質量比為1∶0.1～1的石墨烯和磷酸鐵鋰混合組成石墨烯混合物；

S2、將質量比分別為80～93∶2～10∶5～10的所述石墨烯混合物、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、第二導電劑以及第二粘結劑配置成負極活性材料；

S3、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；

S4、將所述正極、負極以及隔膜按照正極/隔膜/負極的順序組裝后置入裝有電解液的容器中，獲得所述超級電容器。

上述制備方法中，步驟S3中，所述正極活性材料與負極活性材料的質量比為1∶1～1∶5。