[發明專利]鎂離子超級電容器及制作方法

在審

• 申請號: 201510040222.0
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104616907A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 顏亮亮;安仲勛;吳明霞;黃廷立;許檢紅
• 申請（專利權）人: 上海奧威科技開發有限公司;上海潤通電動車技術有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種超級電容器，具體地說，涉及超級電容器的正極。

背景技術

隨著環境污染的加劇和能源危機的日趨嚴重，人們對新型移動電源的發展需求變得越來越迫切，超級電容器高功率、快速可充且循環壽命長的特點符合人類對新型能源的需求。超級電容器是一種既具有傳統電容器般高功率密度，又具有化學電源類似的能量密度的新型儲能器件。超級電容器可被分為雙電層電容器、法拉第電容器以及混合型超級電容器，雙電層電容器通過電極和電解質之間的界面雙電層來存儲能量，法拉第電容器通過氧化還原反應累積能量，混合型超級電容器為一極采用電池材料通過電化學反應來儲存和轉化能量，另一極則通過雙電層來儲存能量，具有不對稱的電極。本發明中所提及的鎂離子超級電容器即為一種超級電容器。

近年來，研究者開發出電容器的一極借用鋰離子電池的混合型超級電容器。目前，一極借用鋰離子電池的混合型超級電容器存在一個重要的缺陷是：成本高，有毒害、功率和能量密度低，因此，尋求新的材料成為人們關注的熱點。

發明內容

本發明的目的是提出一種鎂離子超級電容器及制作方法，以克服現有技術存在的缺陷，滿足相關領域發展的需要。

本發明首先涉及一種鎂離子超級電容器的正極；

所述的正極由集流體和涂布在正極集流體上的含有正極活性物質的正極混合物；

所述的正極混合物，包括如下重量百分比的組分：

正極活性物質???????????85%~92%

導電劑?????????????????5%~12%

粘結劑?????????????????2%~4%

所述的正極活性物質采用可以嵌入和脫出Mg²⁺的材料，所述的正極活性物質選自過渡金屬氧化物或硫化物，優選MgV₂O₆、鎂的硅酸鹽類化合物或Mg_xMo₃S₄(0<x<1)等；

本發明所述的鎂離子超級電容器，包括上述的正極、負極、介于兩者之間的隔膜和電解液；

所述的負極由負極集流體和涂布在負極集流體上的負極混合物，所述負極混合物，包括如下重量百分比的組分：

負極活性物質??????????85~95%

導電劑????????????????2~5%

粘結劑????????????????1~5%；

所述的負極活性物質采用能夠形成雙電層的多孔炭材料，包括活性炭、碳納米管或碳纖維等中的一種或幾種；

所述導電劑選自導電炭黑、石墨的一種或其混合物；

所述多孔炭材料包括活性炭、碳納米管或碳纖維等中的一種或幾種；

所述粘結劑包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種；

所述的正極集流體或負極集流體為多孔網狀金屬材料或金屬箔材料，包括泡沫鎳、鋁箔、銅箔或鈦箔材料中的一種；

所述的導電劑選自導電炭黑、石墨的一種或兩者混合物；

所述粘結劑包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉(CMC)或丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種；

所述的電解液為可提供鎂離子的有機溶液，如鎂格林試劑有機溶液(如0.5?mol·L^-1?EtMgBr/THF等)、氨基鎂鹵化物有機溶液（如0.5?mol·L^-1?Me₆Si₂NMgCl/THF等）、烷基鎂鋁絡合物有機溶液(0.4?mol·L^-1?Mg(AlCl₂BuEt)₂/THF溶液、或MgPhCl-AlCl₃/THF溶液等)中的一種；優選的為MgPhCl-AlCl₃/THF溶液、Mg(AlCl₂BuEt)₂/THF溶液等；所述的隔膜為具有一定孔隙率的多孔薄膜材料，可以是玻璃纖維紙、PP或PE微孔膜、尼龍布、聚乙烯醇膜或石棉紙，孔隙率一般為30~70%；

所述的鎂離子超級電容器的制作方法，包括如下步驟：