[發明專利]一種基于多孔鈷酸鍶鑭基底擔載銀納米顆粒的超級電容器

有效

• 申請號: 201710132282.4
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106876149B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 劉江;劉佩佩;張亞鵬;周倩;王曉強;劉美林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 許菲菲

本發明公開了一種基于多孔鈷酸鍶鑭基底擔載銀納米顆粒的超級電容器，包括引線、電荷收集器、正極材料、隔膜和負極材料；正極材料和負極材料中至少有一個為多孔鈷酸鍶鑭基底擔載銀納米顆粒構成的電極材料；制備時，先采用陶瓷法制備鈷酸鍶鑭陶瓷粉末材料；將制備的鈷酸鍶鑭陶瓷粉末材料加入球磨罐中，再加入造孔劑，加入溶劑，球磨后烘干，成型后的坯體在900～1100℃煅燒4～15h，制得多孔鈷酸鍶鑭基底；通過浸漬AgNO₃溶液，擔載銀納米顆粒，真空干燥，干燥后煅燒制得。本發明超級電容器具有比容量高、電勢窗口寬、能量密度高、穩定性好等特點；同時兼具有安全性好、成本低廉、環保無污染等優勢。

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，特別是涉及一種基于多孔鈷酸鍶鑭擔載銀納米顆粒為電極的高性能超級電容器。

背景技術

當今，隨著生活水平的提高、經濟的快速發展以及環境污染的日益嚴重，人們對于儲能設備的需求越來越迫切。在眾多的儲能設備中，具有功率密度高、使用壽命長、充放電速度快、安全性好等優點的超級電容器備受矚目。

根據儲能原理，超級電容器可以分為三類：雙電層電容器、贗電容電容器以及非對稱電容器(也稱之為混合電容器)。雙電層電容器是通過電極與電解質溶液界面間形成的雙電層存儲能量，這類電容器具有較寬的電勢窗口和較好的循環性能；贗電容電容器主要是通過電極表面或者近表面發生快速的氧化還原存儲能量，這類電容器具有較高的比電容；非對稱電容器則是通過一個電極發生氧化還原反應，而另外一個電極形成雙電層存儲能量，結合了上述兩種電容器的優點。然而，超級電容器相比于電池，其能量密度偏低，所以為了擴大其應用范圍，提高其能量密度是關鍵所在。

超級電容器的組成主要包括電極材料、電解質、隔膜、電荷收集器。其中，電極材料對超級電容器的儲能性質起到決定作用，因此設計具有優異電化學性能的電極材料具有非常重要的意義。用作超級電容器的電極材料主要分為三類：碳材料(如活性炭、石墨烯、碳納米管)、過渡金屬氧化物(如氧化錳、氧化鎳、氧化鈷)以及導電聚合物(如聚吡咯)。傳統的過渡金屬氧化物因其可逆的氧化還原反應、低廉的成本以及綠色無污染等特點成為了研究的熱點。例如，Huang等將氧化鎳(NiO)擔載在鎳網上(NiO的擔載量為2.52mg cm^‐2)，該電極材料在2.52mA cm^‐2的電流密度下得到了1.70F cm^‐2的比電容(M.Huang,F.Li,J.Y.Ji,etal.Facile synthesis of single‐crystalline NiO nanosheet arrays on Ni foam forhigh‐performance supercapacitors,CrystEngComm 16(2014)2878‐2884)；Hu等將鋁摻雜二氧化錳(Al‐doped‐MnO₂)擔載在平面玻璃上(MnO₂的擔載量為4.0mg cm^‐2)，該電極材料在0.4mA cm^‐2的電流密度下得到了0.85F cm^‐2的比電容(Z.M.Hu,X.Xiao,C.Chen,et al.Al‐dopedα‐MnO₂for high mass‐loading pseudocapacitor with excellent cyclingstability,Nano Energy 11(2015)226‐234)。但是這類電極材料導電性較差并且需要使用有機粘結劑，產生死體積，使活性物質不能充分利用，從而限制了其在實際中的應用。因此，需要研究和開發導電性好、無粘結劑的新型電極材料。