[發明專利]石墨烯基鈉離子超級電容器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710093187.8
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106783193A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 方文英;黃廷立;吳明霞;顏亮亮;安仲勛;華黎;夏恒恒
• 申請（專利權）人: 上海奧威科技開發有限公司
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/34;H01G11/36;H01G11/30;H01G11/24;H01G11/86;B82Y30/00
• 代理公司: 上海三方專利事務所31127
• 代理人: 吳瑋,楊懿

1.一種石墨烯基鈉離子超級電容器，包括正極集流體和負極集流體，其特征在于所述正極集流體內側涂覆石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃復合正極材料層，正極材料層包含80％～90％的石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃，6％～10％的導電劑，4％～10％的粘結劑；所述負極集流體內側依次涂覆導電層和負極材料層，負極材料層包含86％～95％的活性炭材料，3％～8％的導電劑，2％～6％的粘結劑；所述正、負極材料層之間填充有電解液并通過隔膜分隔。

2.如權利要求1所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃復合正極材料層中的導電劑為導電炭黑和粘結劑為海藻酸鈉。

3.如權利要求2所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述的石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃由以下步驟制得：

將偏釩酸銨與檸檬酸按照1:1.5～1：3的摩爾比在80℃水浴溶解，然后加入碳酸鈉與磷酸二氫銨，攪拌至溶解，加入石墨烯溶液攪拌均勻后轉移至高壓反應釜中180℃攪拌反應8h，離心洗滌產物，100℃真空干燥6h后制得前驅體，然后將此前驅體置于管式爐中，以2℃/min升溫至300℃恒溫3h，然后以5℃/min升溫至750℃恒溫5h，反應結束后迅速冷卻至室溫即得石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃。

4.如權利要求1所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于負極材料層中具有大比表面積多孔結構的活性炭，通過預摻雜鈉離子后的初始荷電狀態為20％～50％。

5.如權利要求1所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述的導電層是由導電劑、增稠劑以及粘結劑按照導電劑：增稠劑：粘結劑＝100:3:3的質量比加入去離子水調整所得，面密度為2～10g/m²。

6.如權利要求5所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述的導電劑為Super-P、炭黑、碳納米纖維、碳納米管、乙炔黑中的一種。

7.如權利要求5所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述的粘結劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、海藻酸鈉、羧甲基纖維素納和丁苯橡膠中的一種或幾種。

8.如權利要求1所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述電解液中的溶質為高氯酸鈉、六氟磷酸鈉、三氟甲基磺酸鈉、二(三氟甲基磺酰)亞胺鈉、雙草酸硼酸鈉、六氟砷酸鈉、四甘醇二甲基醚中的至少一種。

9.如權利要求8所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述電解液中的溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯中的一種或幾種。

10.如權利要求8所述的石墨烯基鈉離子超級電容器，其特征在于所述電解液還包括添加劑，添加劑選自碳酸亞乙烯酯、氟化亞乙烯碳酸酯其中的一種。