[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

本發明公開了一種可用于機場擺渡車的超級電容及其電極的制備方法，電極材料的制備方法包括：(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(rG)薄膜；(2)將rG薄膜放入NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中，然后在反應器中反應得到Ni?Ru羥化物薄膜；(3)將Ni?Ru羥化物薄膜加入裝有去離子水和Na₂S的容器中加熱反應，得到rG/NRS薄膜；(4)將rG/NRS薄膜插入含有NiCl₂、RuCl₂和尿素的去離子水乙醇溶液中，在反應器中加熱反應，得到具有核殼結構的rG/NRS/NRO電極材料。本發明的超級電容保留了傳統超級電容的基本優勢，且功率密度高、充電速度快、能夠適應低溫環境。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別是一種可用于機場擺渡車的超級電容及其電極的制備方法。

背景技術

機場擺渡車作為機場運輸的重要的設備，其性能直接影響到機場的擺渡效率。考慮到車輛的整體性能以及乘客的乘坐體驗，目前機場擺渡車通常采用電驅動的方式。但傳統電驅動儲能單元以電瓶為主，雖然能支持車輛的正常運行，但充電頻繁、充電速度慢、低溫性能差、故障率較高等問題卻也成為其制約車輛性能的因素。隨著對超級電容不斷研究，以超級電容為儲能單位的車輛走入人們的視野當中。

超級電容是一種依靠電極表面離子吸/脫附或電極材料內部氧化還原反應的電化學儲能器件，由于功率密度高和循環壽命長等特點被廣泛應用于汽車、航空、電網等領域之中。

作為一種儲能裝置，超級電容器的制作和組裝于電池類似，包括兩個集流體、電解質溶液和隔膜。根據超級電容的存儲電荷機理不同，可分為雙電層超級電容和贗電容。其中雙電層超級電容的工作原理為通過電極與電解液形成的截面雙電層來收藏電荷從而實現儲存能量，放電過程中，由于沒有外加電壓作用，電解液中聚集在兩極的正負電荷向溶液中運動使溶液呈電中性，同時為了保持電荷平，負電極通過外電路釋放電子回到正極形成電流。贗電容是一種依靠某種化學反應而形成的電容器，其具體表現為首先電極活性物質在表面或體相中發生欠電位的積淀作用，再通過化學吸脫附或氧化還原反應形成。

目前，也有許多新型超級電容的設計和開發，例如：中國實用新型專利CN206877845U提出的一種適用于風力發電機的超級電容器；中國實用新型專利CN204375578U提出的一種具有多層結構的超級電容器；中國發明專利CN106057492B提出的一種使用氣體二氧化碳作為內芯的超級電容器等。這些超級電容具有優良的電化學性質，但是電極與電解液之間發生的氧化還原反應不充分成為限制超級電容發展的瓶頸。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種可用于機場擺渡車的超級電容及其電極的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

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，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；