[發(fā)明專利]基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610178421.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105655142B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸芹;寧?kù)o;王東;張進(jìn)成;穆美珊;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/30
• 分類號(hào): H01G11/30;H01G11/84;H01G11/86;H01G11/32;H01G11/24
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器及制備方法。本發(fā)明的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器包括正極，負(fù)極，電解質(zhì)溶液和隔膜，正極采用3DSG/Ni(OH)₂復(fù)合材料，負(fù)極采用3DMG/Ni(OH)₂復(fù)合材料，電解質(zhì)溶液采用氫氧化鉀。本發(fā)明的制備方法包括正極3DSG/Ni(OH)₂復(fù)合材料的制備，負(fù)極3DMG/Ni(OH)₂復(fù)合材料的制備，電解質(zhì)溶液氫氧化鉀的配制和電容器的組裝。本發(fā)明具有高循環(huán)效率，高Ni(OH)₂利用率，高導(dǎo)電性，高電容量。可用于儲(chǔ)能元件的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及電容器制備技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于三維單孔石墨烯/氫氧化鎳/三維多孔石墨烯3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器及制備方法。本發(fā)明可用于儲(chǔ)能元件的制備。

背景技術(shù)

超級(jí)電容具有循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電時(shí)間短，溫度特性好，免維護(hù)和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容包括雙電層型超級(jí)電容、贗電容型超級(jí)電容和非對(duì)稱型超級(jí)電容，非對(duì)稱性超級(jí)電容具有較高的電容量，幾乎是具有相同碳電極的對(duì)稱型雙電層電容器容量的兩倍。氫氧化鎳具有高的理論電容量及低的造價(jià)，被廣泛的應(yīng)用于超級(jí)電容及電池等儲(chǔ)能器件中。

三峽大學(xué)申請(qǐng)的專利“一種非對(duì)稱超級(jí)電容器及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01510057777.6，公布號(hào)CN 104795243A)中公開(kāi)了一種非對(duì)稱超級(jí)電容器及其制備方法。該電容器包括正極極片、負(fù)極極片、電解液、隔膜以及封裝膜；正極極片為氫氧化鎳，基底為泡沫鎳或鈦片，其特征是負(fù)極活性材料為鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物，基底為泡沫鎳或鈦片，電解液采用氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸鈉或硫酸鉀溶液。該非對(duì)稱超級(jí)電容器的制備方法，包括正極極片、負(fù)極極片的制備，電解液的配置以及電容器的組裝。該非對(duì)稱超級(jí)電容器雖然電壓窗口較寬，比電容較高，制備方法簡(jiǎn)單易操作，成本低。但是，該方法仍然存在的不足之處是：其一，該電容器采用氫氧化鎳作為正極極片，氫氧化鎳單一作為電極時(shí)無(wú)法高效地進(jìn)行電荷的傳輸反應(yīng)，使在襯底接觸電極時(shí)其電容大大降低；其二，該電容器采用單一的氫氧化鎳作為正極極片，電循環(huán)效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種以三維石墨烯、氫氧化鎳為主要原料制備基于三維單孔石墨烯/氫氧化鎳/三維多孔石墨烯 3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體思路是：首先，制備三維單孔石墨烯/氫氧化鎳3DSG/Ni(OH)₂作為正極；然后，制備三維多孔石墨烯/氫氧化鎳3DMG/Ni(OH)₂作為負(fù)極；最后將正極和負(fù)極組裝起來(lái)，充入電解質(zhì)溶液氫氧化鉀，正負(fù)極之間用隔膜隔開(kāi)，制備得到基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器。

本發(fā)明的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器包括正極，負(fù)極，電解質(zhì)溶液和隔膜，正極采用3DSG/Ni(OH)₂復(fù)合材料，負(fù)極采用3DMG/Ni(OH)₂復(fù)合材料。

本發(fā)明制備3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非對(duì)稱超級(jí)電容器方法的具體步驟如下：

(1)基底預(yù)處理：

(1a)利用壓平機(jī)將2片厚度為1.6mm的泡沫鎳壓薄，得到2片厚度為0.25mm 的泡沫鎳薄片；

(1b)用乙醇、去離子水、5M HCl溶液分別清洗2片泡沫鎳薄片后，再用去離子水分別將2片泡沫鎳薄片清洗干凈，將2片泡沫鎳薄片分別作為正極基底泡沫鎳薄片和負(fù)極基底泡沫鎳薄片；

(2)制備負(fù)極基底骨架：