[發明專利]一種增強型超級電容器及其制備方法

有效

• 申請號: 201711016015.7
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107919234B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 張易寧;方建輝;王維;陳素晶;劉永川;苗小飛;陳遠強;張祥昕;程健;林嵩岳;馮文豆;林長新;李達祿;李歆;薛熙來
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01G11/62
• 分類號: H01G11/62;H01G11/32;H01G11/84
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明公開了一種增強型超級電容器及其制備方法，具體公開了一種電解液及基于此電解液的含有蒽醌類氧化還原活性物質的超級電容器及其制備方法，所述電解液包含支持電解質、蒽醌類氧化還原活性物質及溶劑。這種新型超級電容器具有比一般碳基超級電容器高的比電容，比用相同電極材料制作的未含有蒽醌類氧化還原活性物質的超級電容器具有明顯的電容性能優勢。本發明采用簡單的方法，在提高碳基超級電容器的循環穩定性的同時，有效提升了碳基超級電容器的電容性能，使所制備的超級電容器具有高比容量、高能量密度、高功率密度的特性，具有較大應用潛力。

技術領域

本發明屬于儲電器件技術領域，具體涉及一種增強型超級電容器及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一類新型的電化學儲能裝置，具有充放電速率快、功率密度高、循環壽命長和安全環保等優點，可在電動工具、混合動力汽車、大型脈沖設備及啟動裝置等對功率密度有較高要求的用電設施中用作可靠、高效的儲能裝置。但是與其它二次電池相比，超級電容器的能量密度較低，而提高超級電容器的比電容是解決其能量密度的主要途徑之一，并且制備不同類型、不同形貌和表面特性的電極材料是提高超級電容器比容的主要方法。同時，采取贗電容活性的氧化還原電解質體系則可通過簡單的工藝利用電解質的贗電容貢獻大幅提高器件比容，也是解決器件能量密度問題的重要途徑。發明專利(一種基于氧化還原活性電解質的氮摻雜石墨烯超級電容器制作方法，CN 105632783 A)采用二元酚類化合物作為電解質中贗電容活性成分，能將超級電容器的電極比電容提高至480F/g,是相對未添加活性成分超級電容器的電極比電容的3倍，但該裝置并未提供電容器循環性能測試數據，根據相關文獻報道，添加二元酚的循環性能較差，循環4000次只有初始電容的65％。

因此，有必要開發一類新型超級電容器，具有上述專利中超級電容器相同或更好的比電容、能量密度和功率密度的前提下，具備顯著提高的循環穩定性，這對于拓寬超級電容器的應用性能有重要意義。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種增強型超級電容器及其制備方法,具體的是提供一種電解液及基于此電解液的含有蒽醌類氧化還原活性物質的超級電容器及其制備方法，這種新型的含有蒽醌類氧化還原活性物質的超級電容器正負極的工作電位在0-1V，充放電時滿足水在酸性電解質中穩定電化學窗口0-1.2V的限制，不易發生析氫和析氧副反應而破壞電極上吸附的贗電容材料，因而具有良好的循環充放電穩定性。另外，本發明中利用碳基電極的雙電層電容以及酸性電解質中添加的蒽醌類氧化還原活性物質在電極表面氧化還原產生額外的法拉第贗電容兩者協同作用，貢獻出高電化學容量，從而制作出具有比一般碳基超級電容器更高比電容的超級電容器。再有，本發明采用上述簡單的方法，在提高碳基超級電容器的循環穩定性的同時，有效提升了碳基超級電容器的電容性能，使所制備的超級電容器具有高比容量、高能量密度、高功率密度的特性，具有較大應用潛力。

本發明技術方案如下：

本發明提供一種電解液，所述電解液包含支持電解質、蒽醌類氧化還原活性物質及溶劑。

根據本發明，所述電解液為酸性電解液。

根據本發明，所述支持電解質為硫酸、磷酸或鹽酸，濃度為0.1mol L^-1到4mol L^-1；優選地，所述濃度為0.5mol L^-1到2mol L^-1。

根據本發明，所述蒽醌類氧化還原活性物質中含有-SO₃M或-SO₃H，所述M為堿金屬，例如為Li、Na或K。

根據本發明，所述蒽醌類氧化還原活性物質為具有下式所示結構的化合物中的一種或多種：

其中，R₁為-SO₃M或-SO₃H；