[發明專利]一種可用于機場擺渡車的超級電容及其電極的制作方法

在審

• 申請號: 202010804617.4
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112133568A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王天舒;盛團結;許秀芝
• 申請（專利權）人: 威海廣泰空港設備股份有限公司
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/18;H01G11/52;H01G11/36;H01G11/86;H02J7/34;B60L50/40
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 趙維達

1.一種可用于機場擺渡車的超級電容的電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用石墨烯溶液對泡沫鎳材料進行修飾，得到還原石墨烯薄膜；

(2)將所述還原石墨烯薄膜放入NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中，然后在反應器中加熱至100℃～130℃，加熱8h～12h，得到Ni-Ru羥化物薄膜；

(3)將Ni-Ru羥化物薄膜加入裝有去離子水溶解的Na₂S溶液中的容器中加熱至150℃～180℃中反應4h～8h，得到還原石墨烯/NiRu₂S₄薄膜；

(4)將還原石墨烯/NiRu₂S₄薄膜插入含有NiCl₂、RuCl₂和尿素的去離子水乙醇溶液中，在反應器中加熱至150℃～170℃，反應4h～8h，干燥后，得到具有核殼結構的還原石墨烯/NiRu₂S₄/NiRu₂O₄電極材料。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)具體包括：將泡沫鎳插入10％～30％濃度的石墨烯溶液中，在反應器中加熱至100℃～130℃，反應5h～10h，得到還原石墨烯薄膜。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中三者的質量比為1:1:2～1:1:6；去離子水和Na₂S的配比1:4～1:6；NiCl₂、RuCl₂、尿素、去離子水乙醇溶液的配比1:1:2:3～1:1:6:9。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)和(2)之間，還包括將步驟(1)得到的還原石墨烯薄膜清洗、干燥的步驟；所述步驟(2)和(3)之間，還包括將步驟(2)得到的Ni-Ru羥化物薄膜清洗、干燥的步驟；所述步驟(4)中，干燥步驟具體包括：將所得產物在空氣環境下以5℃/min的速度升至280℃～320℃，干燥1h～4h。

5.一種采用如權利要求1-4任一所述的制備方法制備而成的電極材料結構，其特征在于，包括片狀基體材料和凸出于所述片狀基體材料表面的多個凸起部，所述片狀基體材料表面設有還原石墨烯層，所述凸起部為核殼結構，核部分為NiRu₂S₄材料，殼部分為NiRu₂O₄納米線層。

6.一種可用于機場擺渡車的超級電容，包括外層殼體、正電極、負電極、隔膜和電解液，所述正電極和負電極相對設置，隔膜設于正電極和負電極之間，正電極、負電極、隔膜和電解液均封裝于所述外層殼體內，其特征在于，所述正電極采用如權利要求1-4任一所述的制備方法制得的具有核殼結構的還原石墨烯/NiRu₂S₄/NiRu₂O₄電極材料。

7.如權利要求6所述的超級電容，其特征在于，所述負電極包括活性炭，所述電解液包括硫酸鈉、氯化鉀、氫氧化鉀中的一種或幾種。

8.如權利要求6所述的超級電容，其特征在于，所述隔膜包括基質、設于基質外面的導熱層和設于導熱層外面的絕緣層。

9.如權利要求8所述的超級電容，其特征在于，所述基質包括聚乙烯隔膜、纖維素隔膜中的一種或幾種，所述導熱層包括石墨烯、碳納米管中的一種或幾種，所述絕緣層包括多孔的陶瓷材料。

10.一種可用于機場擺渡車的超級電容的電能充放控制系統，其特征在于，包括超級電容單元和整流逆變電路，所述超級電容單元包括如權利要求6-9任一所述的超級電容，所述整流逆變電路包括三條三極管支路并聯組成的逆變電路和三條二極管支路并聯組成的整流電路，其中，每條三極管支路包括兩個串聯的三極管，每條二極管支路包括兩個串聯的二極管，三條三極管支路和三條二極管支路并聯，所述逆變電路和所述整流電路設置在擺渡車電動機與超級電容單元之間，擺渡車電動機的三項電極分別連接在所述整流電路的二極管支路和逆變電路的三條三極管支路上，在超級電容單元與整流逆變電路之間接有兩支串聯的三極管VT1、VT2和兩支串聯的二極管VD1、VD2以及電感L、保護電阻R，兩支三極管VT1、VT2與兩支串聯的二極管VD1、VD2并聯，電感L與保護電阻R串聯；當擺渡車正常運行時，超級電容中發出的電流經過VT1放大后，經過電阻R和電感L的穩壓與濾波，進入到逆變電路中，通過對T1至T6三極管的控制，對電動機提供三項交流電源，當擺渡車進行再生制動時，再生制動產生的電流通過所述整流電路，將交流電變為直流向超級電容供電。