[發明專利]一種平面鈉離子電容器及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911269501.9
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111223670A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 吳忠帥;鄭雙好
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01G11/06
• 分類號: H01G11/06;H01G11/22;H01G11/26;H01G11/28;H01G11/56;H01G11/84
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩;田華

1.一種平面鈉離子電容器，其特征在于，包括：

集流體；

在集流體上共面設置的正極和負極；和

電解液，所述電解液為凝膠電解液；

其中，所述正極和負極間隔開。

2.根據權利要求1所述的平面鈉離子電容器，其特征在于，所述集流體設置在柔性基底上；

所述柔性基底的材料選自聚四氟乙烯濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、聚丙烯濾膜或尼龍濾膜中的一種；

優選地，所述正極的電容材料包括活性炭、碳納米管、石墨烯或活化石墨烯中的一種或多種的組合；

所述負極的電池材料包括鈦酸鈉、氧化鈦、五氧化二鈮、石墨、硬碳、預嵌鈉石墨或預嵌鈉硬碳中的一種或多種的組合；

所述集流體的集流體材料包括石墨烯、碳納米管、膨脹石墨、銅納米線、鎳納米線中的一種或多種的組合；

優選地，所述平面鈉離子電容器的幾何構型選自交叉指型、線形或同心圓型中的至少一種；

優選地，所述凝膠電解液包括鈉鹽、溶劑和聚合物；

其中，所述鈉鹽在所述凝膠電解液中的質量分數為5-25％；

所述溶劑在所述凝膠電解液中的質量分數為60-93％；

所述聚合物在所述凝膠電解液中的質量分數為2-15％；

優選地，所述鈉鹽選自高氯酸鈉、四氟硼酸鈉或雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鈉鹽中的至少一種；

所述溶劑選自碳酸乙酯、碳酸二甲酯、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、N-丁基-N-甲基吡咯烷雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽中的至少一種；

所述聚合物包括(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物。

3.權利要求1至2任一項所述的平面鈉離子電容器的制備方法，其特征在于，包括：

1)利用掩模板形成集流體；

2)利用所述掩模板在集流體上形成共面的正極和負極；

其中，所述正極和所述負極彼此間隔開；

3)在所述正極和所述負極上涂敷電解液，封裝，得到所述平面鈉離子電容器。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1)包括：利用基底上的掩模板抽濾集流體分散液，在基底表面形成導電層，得到所述集流體；

優選地，所述掩模板的幾何構型選自交叉指型、線形或同心圓型中的至少一種；

優選地，所述基底選自聚四氟乙烯濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、聚丙烯濾膜或尼龍濾膜中的一種；

優選地，所述聚四氟乙烯濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、聚丙烯濾膜或尼龍濾膜的孔徑為0.02-2μm；

優選地，所述集流體分散液包括集流體材料和分散劑Ⅰ；

所述集流體材料包括石墨烯、碳納米管、膨脹石墨、銅納米線、鎳納米線中的一種或多種的組合。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，形成所述正極包括：利用集流體上的所述掩模板抽濾電容材料分散液，在集流體表面上形成所述正極；

優選地，所述電容材料分散液包括電容材料和分散劑Ⅱ；

所述電池材料包括鈦酸鈉、氧化鈦、五氧化二鈮、石墨、硬碳、預嵌鈉石墨或預嵌鈉硬碳中的一種或多種的組合；

優選地，形成所述負極包括：利用集流體上的所述掩模板抽濾電池材料分散液，在集流體表面上形成所述負極。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述電池材料分散液包括電池材料和分散劑Ⅲ；

所述電容材料包括活性炭、碳納米管、石墨烯或活化石墨烯中的一種或多種的組合。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述掩模板包括第一部分和第二部分；

利用所述第一部分和所述第二部分抽濾所述集流體分散液；

利用所述第一部分抽濾所述電容材料分散液；

利用所述第二部分抽濾所述電池材料分散液。

8.根據權利要求4～6中任一項所述的制備方法，其特征在于，分散劑Ⅰ、分散劑Ⅱ、分散劑Ⅲ各自選自乙醇、異丙醇、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種的組合。