[發(fā)明專利]一種超級電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610744968.4
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106252096B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉思志;歐陽曉平
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市共和電子有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44251
• 代理人: 劉漢民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超級電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有良好的可逆性和電化學(xué)穩(wěn)定性的超級電容器。

背景技術(shù)

超級電容器是一種高效、環(huán)保、新型的儲能元件，其兼具傳統(tǒng)電容器和電池的許多優(yōu)點，如能量密度高、使用壽命長、穩(wěn)定性高、安全系數(shù)高、環(huán)保、快速充放電等，在消費電子、軌道交通、航空航天、軍事、國防等各領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景，逐漸成為人們發(fā)展研究的重點。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的超級電容器的可逆性還不夠好，電化學(xué)穩(wěn)定性也較差，不能滿足人們對超級電容器越來越高的要求。

有鑒于此，確有必要提供一種有良好的可逆性和電化學(xué)穩(wěn)定性的超級電容器，以滿足人們的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種有良好的可逆性和電化學(xué)穩(wěn)定性的超級電容器，以滿足人們的需求。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種超級電容器，包括電極片、隔離膜、極柱和外殼，所述電極片包括集流體和設(shè)置于所述集流體上的涂層，所述涂層包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘接劑，所述活性物質(zhì)、所述導(dǎo)電劑和所述粘接劑的質(zhì)量比為（70~95）：（2~20）：（3~10）；

所述活性物質(zhì)包括碳材料、導(dǎo)電聚合物和石墨型氮化碳，所述碳材料、所述導(dǎo)電聚合物和所述石墨型氮化碳的質(zhì)量比為（60~90）：（5~30）：（5~10）；

所述碳材料為氮摻雜的且經(jīng)聚3-己基噻吩功能化的石墨烯，并且石墨烯的表面沉積有二氧化錳納米粒子；

所述導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的至少一種。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述石墨烯中，摻雜的氮的原子含量為1at%~5at%，聚3-己基噻吩與石墨烯的質(zhì)量比為1：（10-40）。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述二氧化錳納米粒子的粒徑為50nm~500nm，并且所述二氧化錳納米粒子的總質(zhì)量與石墨烯的質(zhì)量比為1：（10-30）。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述導(dǎo)電聚合物的重均分子量為5000~100000。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述石墨型氮化碳具有介孔結(jié)構(gòu)，并且孔徑為10nm~20nm。介孔結(jié)構(gòu)可以獲得較大的比表面積，以提高超級電容器的電化學(xué)性能。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述石墨烯具有片層結(jié)構(gòu)，并且其層數(shù)為20~100，層厚為1.0~1.6nm。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述石墨烯具有多孔結(jié)構(gòu)，并且其孔徑為40nm-2μm，多孔的層級結(jié)構(gòu)有利于離子的快速傳輸，以提高超級電容器的電化學(xué)性能。碳材料導(dǎo)電性優(yōu)良、比表面積較大、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，其與過渡金屬氧化物或者導(dǎo)電聚合物復(fù)合可以彌補它們導(dǎo)電性差、循環(huán)穩(wěn)定性不好等不足，使得它們所擁有的較高贗電容得到充分的利用。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述導(dǎo)電劑為乙炔黑或炭黑，所述粘接劑為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。

作為本發(fā)明超級電容器的一種改進，所述氮摻雜的且經(jīng)聚3-己基噻吩功能化的石墨烯的制備方法包括如下步驟：

第一步，經(jīng)聚3-己基噻吩功能化的氧化石墨烯的制備：將30mL SOCl₂加入到含有50mg-150mg氧化石墨烯的DMF溶液中，在氮氣保護氛圍下升溫至70℃-90℃，反應(yīng)10h-30h，最后將過量的DMF減壓蒸除，40℃-70℃下真空干燥，得到酰氯化的氧化石墨烯；然后將5mg-15mg的酰氯化的氧化石墨烯酰氯化的氧化石墨烯分散到50mL的DMF中，在氮氣保護下充分攪拌均勻，然后再加入5mg-15mg的3-噻吩甲酸，攪拌20min-1h后加入1mL-3mL的三乙胺，升溫至110℃-130℃，保溫反應(yīng)10h-30h，然后離心除去多余的3-噻吩甲酸，得到乙?；a(chǎn)物，再將乙?；a(chǎn)物轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，加入20mL-60mL的無水氯仿，超聲40min-80min，再加入8mL-15mL的濃度為15mg/mL-30mg/mL的3-己基噻吩的氯仿溶液，充分攪拌10h-30h，然后加入0.5g-1g的無水三氯化鐵，常溫下反應(yīng)10h-24h，反應(yīng)結(jié)束后，將溶液倒入甲醇中沉淀出產(chǎn)物，并用索式抽取法提純，最后真空干燥3h-10h，得到經(jīng)聚3-己基噻吩功能化的氧化石墨烯；