[實用新型]一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器

有效

• 申請號: 201520787426.6
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN205039081U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 鄧梅根
• 申請（專利權）人: 江西財經大學
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種非對稱超級電容器，尤其涉及一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器。

背景技術

超級電容器是一種介于電池和傳統電容器之間的新型儲能元件，具有大容量、高功率密度及長循環壽命等特點，在電動汽車、消費電子、能源電力、交通運輸及航空航天等領域都有著廣泛的應用。

傳統的超級電容器正負極使用相同的材料為電極活性物質，工作電位窗口窄，從而比能量小。此外，目前超級電容器使用的電極材料主要包括高比表面積碳材料，金屬氧化物和導電聚合物。對于雙電層碳材料，為追求高比能量，通常使用的是小孔徑微孔炭，該類活性炭由于平均孔徑小，大電流充放電時比能量衰減明顯，功率特性差。而金屬氧化物和導電聚合物的儲能機理主要依靠電極活性物質的電化學氧化還原反應，反應速率主要受電極活性材料內部電荷轉移速度的制約。

發明內容

本實用新型是為了克服超級電容器難以兼顧比能量和比功率而提出的一種一種非對稱超級電容器，采用非對稱結構提高比能量，而且正負極同時采用高比功率的電極材料來提高比功率，在追求高比能量的同時，保持了超級電容器高比功率的特性。

本實用新型的解決方案是：一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器，由浸有電解液的正極、負極、隔膜、正極殼，負極蓋及密封圈組成，正極和負極用隔膜隔開，電容器由正極殼、負極蓋和密封圈進行包封，并以正極殼和負極蓋分別作為正負極電極引出端。本實用新型的特殊之處在于正極活性層使用α-MnO2為電活性材料，負極活性層使用中孔活性炭為電活性材料。

本實用新型的優點效果在于：利用正負極活性物質工作電位窗口的不同，組成非對稱結構，提高了電容器的工作電壓，從而提高了比能量；采用具有高比功率特性的α-MnO2和中孔活性炭分別作為正極和負極活性物質，使得電容器同時具有高比功率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

附圖中：1-正極殼;2-正極集流體;3-正極活性層;4-隔膜;5-負極活性層;6-負極集流體;7-負極蓋;8-密封圈。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型如圖1所示，一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器,包括正極殼（1）、正極集流體（2）、正極活性層（3）、隔膜（4）、負極活性層（5）、負極集流體（6）、負極蓋（7）和密封圈（8）。α-MnO2作為正極活性層（3）電化學活性材料涂覆在正極集流體（2）上形成電容器正極，中孔活性炭作為負極活性層（5）電化學活性材料涂覆在負極集流體（6）上形成電容器負極。電容器正極和負極之間通過隔膜（4）隔開。正極、負極和隔膜（4）均事先用電解液充分浸泡。

工作原理：所述一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器充放電過程中，α-MnO2發生電化學贗電容反應，中孔活性炭發生電解質離子在活性炭與電解液界面雙電層的吸附和脫附過程。由于α-MnO2具有由[MnO6]八面體單元組成的[2×2]隧道結構，非常有利于電解質離子的遷移，這使得α-MnO2不僅具有高功率特性，而且由于體相材料利用率高，從而兼具高比能量。中孔活性炭由于平均孔徑大，有利于電解液的浸潤和電解質離子的移動，具有高比功率，同時由于比表面積利用率高，從而兼具高比能量。