[發明專利]具有活性材料KCoF3工作電極的超級電容及制備方法

在審

• 申請號: 201711083837.7
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107910190A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 徐慶宇;米偉;李旗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及超級電容技術，具體涉及一種新型的超級電容電極活性物質的應用，屬于化學儲能電源材料的技術領域

背景說明

隨著社會的不斷發展，人類對于自然資源的開發和利用加劇，由此引發的環保問題也日益突出。近年來，由于煤炭、石油等不可再生能源的頻頻出現危機，人們將關注的焦點聚集到了新型清潔可再生能源的開發利用上，如太陽能、風能、地熱能、潮汐能等。超級電容即法拉第電容是有效存儲不連續能源的重要儲能媒介，是在電極表面上，電活性物質發生高度可逆的氧化還原實現電荷存儲和釋放的一種儲能元件，同時具有比功率高、充電時間短、充電效率高、循環壽命長等優點，可以單獨使用，也可作為電池的有效補充，以克服電池在功率和容量兩方面不能同時兼顧的缺陷，在未來電動汽車系統、航天航空領域、電子設備系統中發揮重要的作用。

發明內容

技術問題：本發明提供了一種具有活性材料KCoF₃工作電極的超級電容及制備方法，該超級電容不僅構成了標準的三電極結構，而且制備過程簡單易操作、原料易制作、循環利用率高，使其可以用于電動汽車、消費電子等諸多領域。

技術方案：本發明是一種具有活性材料KCoF₃工作電極的超級電容及制備方法，該超級電容包括具有活性材料氟化物KCoF₃工作電極，采用金屬Pt為對電極，飽和甘汞為參比電極，KOH溶液為電解液，構建成標準的三電極結構的法拉第超級電容。

其中，

所述的電解液為為1-12mol/ml的KOH溶液。

所述氟化物KCoF₃工作電極，是將KCoF₃粉末與乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF混合研磨后涂敷在泡沫鎳薄片上，經過干燥、壓制而成的KCoF₃工作電極。

本發明的具有活性材料KCoF₃工作電極的超級電容的制備方法包括如下步驟：

a.將KCoF₃、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF按照(4-12):(0.5-2):(0.5-2)的質量配比混合，進行充分的研磨混合，使用N-甲基吡咯烷酮NMP溶劑，用涂敷的方式附著在泡沫鎳上，在40-90℃的溫度下干燥6-24小時之后再將涂敷有KCoF₃、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF的泡沫鎳片碾壓緊實，在40-90℃的溫度下干燥12-36小時，制做成KCoF₃電極；

b.將上述KCoF₃電極的一端豎直放入1-12mol/ml的KOH溶液中，另一端引出作為超級電容的一個工作電極；同時與對比電極Pt、飽和甘汞電極一起構建成標準的三電極結構的法拉第超級電容。

有益效果：本發明提供了以氟化物KCoF₃作為工作電極活性材料的超級電容的制備方法，利用化學工作站測量充放電性能，結果顯示電池循環性能良好，用0.5A/g的恒定電流測試循充放電，1000個周期以后仍然可以保持穩定的初次放電電壓值，比電容量仍能達到96％；當電流密度0.5A/g時，此電容可以達到286F/g，不斷提高電流密度，仍然可以保持較高的比電容，在電流密度為4.5A/g時，比電容仍然有218F/g。該材料良好的儲能效果可以用于電動汽車、消費電子等諸多領域，且該超級電容制備過程簡單易操作、原料易得、可控性好。

附圖說明

圖1是比電容隨著電流密度的變化圖，當電流密度為0.5A/g時，比電容可以達到286F/g，不斷提高電流密度，仍然可以保持較高的比電容，在電流密度為4.5A/g時，比電容仍然有218F/g。

具體實施方式

本發明是一種以氟化物KCoF₃作為工作電極活性材料的超級電容及制備方法如下：

實例1：

將KCoF₃、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF按照8:1:1的質量配比混合，進行充分的研磨混合，使用N-甲基吡咯烷酮NMP溶劑，用涂敷的方式附著在泡沫鎳上，在60℃的溫度下干燥12小時之后再將涂敷有KCoF₃、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF的泡沫鎳片碾壓緊實，在60℃的溫度下干燥24小時，制做成KCoF₃電極；

將上述以KCoF₃為活性物質的工作電極，對電極Pt、參比電極飽和甘汞豎直放入6mol/ml的KOH溶液中，構建成標準三電極結構的法拉第超級電容。