[發明專利]一種水溶液鉀離子電池電容器和應用

有效

• 申請號: 201710807182.7
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN109473290B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 胡勇勝;蔣禮威;陳立泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/34;H01G11/62;H01G11/06
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述水溶液鉀離子電池電容器包括：由鉀基普魯士藍類化合物構成的正極材料、由活性炭或石墨烯構成的負極材料、電解液；所述鉀基普魯士藍類化合物的通式為：K_xM_yFe(CN)₆·zH₂O，其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種，0＜x≤2，0＜y≤1，0≤z≤5；所述電解液為含鉀離子的飽和水溶液；

所述水溶液鉀離子電池電容器充電時，所述正極材料中的鉀離子發生脫嵌反應，從所述正極材料中脫出，通過電解液轉移，吸附在所述負極材料中；

所述水溶液鉀離子電池電容器放電時，所述鉀離子從所述負極材料解離出，通過電解液轉移，嵌回所述正極材料中。

2.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述活性炭的比表面積在500m²/g到5000m²/g之間；所述石墨烯的比表面積在400m²/g到2630m²/g之間。

3.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述電解液中的電解質具體包括K₂SO₄、KCl、KNO₃、K₃PO₄、K₂HPO₄、KH₂PO₄、CH₃COOK、K₂C₂O₄、KClO₄，KCF₃SO₃、F₂KNO₄S₂、C₂F₆KNO₄S₂、KF、KI中的一種或者幾種。

4.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述電解液的濃度范圍為6mol/L~50mol/L。

5.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述電解液中還包括支持電解質和添加劑；其中，所述支持電解質為硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽或氫氧化物中的一種或幾種，所述支持電解質的陽離子為堿金屬、堿土金屬、鋁或鋅中的一種或幾種；所述添加劑包括固體電解液相界面SEI成膜添加劑。

6.根據權利要求5所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述添加劑具體包括碳酸亞乙烯酯VC和/或氟代碳酸乙烯酯FEC。

7.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述電池電容器還包括，用于組成所述電池電容器的負極的準電容性聚苯胺和/或聚吡咯材料。

8.根據權利要求1所述的水溶液鉀離子電池電容器，其特征在于，所述電解液中還包括緩沖電解液，用以維持所述電解液的pH值在設定范圍內；

所述緩沖電解液包括堿性緩沖液或酸性緩沖液；其中所述堿性緩沖液包括K₃PO₄、K₂HPO₄、K₂C₂O₄、CH₃COOK溶液中的一種或多種，所述酸性緩沖液包括KH₂PO₄溶液或HN(SO₂CF₃)₂溶液。

9.一種如上述權利要求1-8任一所述的水溶液鉀離子電池電容器的用途，其特征在于，所述水溶液鉀離子電池電容器用于混合動力車、電動汽車、便攜式設備的移動電源，以及太陽能發電、風力發電、智能電網調峰、分布電站、后備電源或通信基站的大規模儲能設備。