[发明专利]一种混合型超级电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于新型贮能元件及其制备技术领域，特别涉及一种混合型超级电容器及其制备方法。

背景技术

混合型超级电容器，是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件。与传统的超级电容器相比，它具有更高的能量密度：与电池相比，具有更高的功率密度。混合型超级电容器具有如下特点：(1)更高的功率密度，在大电流应用场合特别是高能脉冲环境，可以更好地满足功率要求；(2)充放电循环时间很短，远小于电池的充放循环所需的时间；(3)可以长期使用，无须维护；(4)更宽的工作温度范围，可以在-45～85℃的范围内正常工作。综上所述，这种新型贮能设备具有十分优异的充放电循环性能，使用了混合型技术，克服了传统电池和超级电容器的缺陷。混合超级电容器在我国研究水平相对落后，主要集中于水系电极材料的初步研究，单元电压低，循环性能不稳定，有机电解液体系混合超级电容器可以使这些性能大幅度提高，因此很有必要积极开展此方面的研究工作。

寻找合适的负极材料是开发有机系混合超级电容器的关键，从丰富的锂离子电池负极材料中选择具有比容量高、电位低、性能稳定、可大电流充放电、循环寿命长的TiO₂一维纳米材料正是符合诸条件的最佳选择。尽管已经有很多关于TiO₂一维纳米材料制备的报道，但这些方法基本只适用于制备单一形貌TiO₂，而很少涉及如何实现对TiO₂形貌与维度的调控。而将TiO₂纳米线结构作为混合超级电容器的负极材料，更是少见。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合型超级电容器及其制备方法。

一种混合型超级电容器，包括正极和负极，其特征在于，所述负极活性材料为纳米TiO₂或TiO₂的同质异像体TiO₂-B中的一种或几种，所述正极活性材料为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、导电炭黑、氢氧化镍、氢氧化锰或氢氧化钼中的一种或几种。

一种混合型超级电容器的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下，

(1)正极的制备：以正极活性材料、粘结剂和导电剂为原料，其中，正极活性材料为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、导电炭黑、氢氧化镍、氢氧化锰或氢氧化钼中的一种或几种，粘结剂为聚偏氟乙烯乳液，导电剂为石墨或乙炔黑，各原料按质量百分含量为，正极活性材料：50％～85％、粘结剂：5％～15％、导电剂5％～40％，将正极活性材料和导电剂，在研钵中充分研磨混合成均匀粉末，滴加粘结剂聚偏氟乙烯乳液，待混合物变成胶状后，用刮刀将其均匀涂敷于铝箔集电极上，在80℃～120℃下干燥4h～12h，然后在12MPa～18MPa压力下压成电极，制成正极；

(2)负极的制备：以负极活性材料、粘结剂和导电剂为原料，其中，负极活性材料为纳米TiO₂或TiO₂的同质异像体TiO₂-B中的一种或几种，粘结剂为聚偏氟乙烯乳液，导电剂为石墨或乙炔黑，各原料按质量百分含量为，负极活性材料：50％～85％、粘结剂：5％～15％、导电剂5％～40％，将负极活性材料和导电剂，在研钵中充分研磨混合成均匀粉末，滴加粘结剂聚偏氟乙烯乳液，待混合物变成胶状后，用刮刀将其均匀涂敷于铝箔集电极上，在80℃～120℃下干燥4h～12h，然后在12MPa～18MPa压力下压成电极，制成负极；

(3)超级电容器的组装：将正极、负极、隔膜和电解液在充满氩气的手套箱中装配成模拟电池，将正极片，隔膜和负极片依次装入锂电池模具中，滴入8～10滴电解液，最后将模具密封，其中，隔膜为微孔聚丙烯，电解液为1mol/L的LiPF₆在碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸二甲酯中的混合溶液，其中，碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的体积比为1∶1∶1。