[發明專利]一種三電極超級電容器

有效

• 申請號: 201210351084.4
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102867653A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 孫現眾;馬衍偉;張熊
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/58;H01G11/78
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種電化學電容器，尤其涉及一種三電極超級電容器。

背景技術

超級電容器也稱電化學電容器，是一種新型的儲能元件，它介于傳統電容器和二次電池之間，其容量要遠大于傳統電容器，高倍率充放電性能則遠遠優于二次電池。在研究電極材料、電解液或正負極質量匹配等問題時，需要用到三電極的方法，即采用包含工作電極、對電極和參比電極的電化學原型器件。具體來說，在采用電解質的水溶液作為電解液時，一般采用標準氫電極、飽和甘汞電極、HgHgO電極、HgHgSO₄電極等，但是在采用有機電解液時這些參比電極就都不適用了。有機電解液的鋰離子電池通常采用金屬鋰作為參比電極，但是不適用于具有雙電層電容特性的超級電容器，取而代之的是貴金屬銀或鉑、并加入1000ppm濃度的Cl^-離子（Yao?Chen等，《Carbon》2011年，第49卷第570-580頁）。因此，很有必要采用成本更低的參比電極。另外，采用有機電解液的三電極電化學器件一般都是采用內襯聚四氟乙烯的不銹鋼模具，電極片裁制成直徑約為15mm的圓片放入模具中，用彈簧控制裝配壓力，在手套箱中組裝起來（A.B.Fuertes等，《Electrochimica?Acta》2005年，第50卷第2799-2805頁）。這種裝置模具價格比較高、組裝起來比較復雜。

發明內容

本發明的目的克服現有技術組裝復雜、價格高的缺點，提出一種三電極超級電容器。本發明制作工藝更為簡單，成本更低。

本發明采用了價格低廉、使用方便的碳基材料制成參比電極，并且采用了工藝操作上十分簡單的鋁塑復合膜軟包裝殼體和新的三電極結構，因而大大降低了工藝成本，使制備三電極超級電容器更為方便、快捷。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種三電極超級電容器，包括電極極耳、殼體、封裝于殼體內的正極片、負極片、參比電極、隔膜和有機電解液，有機電解液含浸于正極片、負極片、參比電極、隔膜之中。所述的超級電容器至少包括一個正極片和一個負極片，正極片涂布有電化學活性材料的表面與負極片涂布有電化學活性材料的表面相對布置，中間用隔膜隔開。所述的參比電極與正極片或負極片相對布置，參比電極涂布有電化學活性材料的表面與正極片或負極片之間用隔膜隔開。所述的電極極耳的一端分別與正極片、負極片和參比電極相連接，電極極耳的另一端伸出殼體外。

所述的殼體由鋁塑復合膜制成。

所述的正極片和負極片的電化學活性材料選自：活性炭、介孔炭、活性的炭纖維、碳氣凝膠、納米碳管、石墨烯中的一種或多種。

所述的參比電極的電化學活性材料選自：活性炭、介孔炭、活性的炭纖維、碳氣凝膠、納米碳管、石墨烯、炭黑、石墨中的一種或多種。

所述的有機電解液可以是四氟硼酸四乙基銨、四氟硼酸甲基三乙基銨的碳酸丙烯酯或乙腈的溶液，所述的有機電解液可以是陽離子為1-乙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、N-丁基-N-甲基吡咯烷，陰離子為四氟硼酸根離子、雙三氟甲基磺酰亞胺根離子的離子液體，所述的有機電解液也可以是所述陽離子為1-乙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、N-丁基-N-甲基吡咯烷，陰離子為四氟硼酸根離子、雙三氟甲基磺酰亞胺根離子的離子液體的碳酸丙烯酯或乙腈的溶液。

附圖說明

圖1所示為超級電容器的結構示意圖；

圖2所示為超級電容器一種實施例的橫截面示意圖；

圖3所示為超級電容器另一種實施例的橫截面示意圖；

圖4所示為超級電容器的充放電曲線。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

極片的制備

實施例1

取80質量份的活性炭、10質量份的導電炭黑和70質量份的固含量為15%的LA135，加入適量去離子水充分混合至粘度為1000~3000mPa·s，將制得的漿料涂布于鋁箔上，干燥后得到極片。

實施例2

取40質量份的活性炭、30質量份的介孔炭、10質量份的活性的碳纖維、10質量份的導電炭黑和25質量份的固含量為40%的丁苯橡膠、5質量份的羧甲基纖維素，加入適量去離子水充分混合至粘度為1000~3000mPa·s，將制得的漿料涂布于鋁箔上，干燥后得到極片。

實施例3