[发明专利]一种超级电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电容器领域，其涉及一种超级电容器。本发明还涉及一种该超级电容器的制备方法。

背景技术

20世纪90年代，对电动汽车的开发以及对功率脉冲电源的需求，更刺激了人们对电化学电容器的研究。目前电化学电容器的比能量仍旧比较低，而电池的比功率较低，人们正试图从两个方面解决这个问题：(1)将电池和超级电容器联合使用，正常工作时，由电池提供所需的动力；启动或者需要大电流放电时，则由电容器来提供，一方面可以改善电池的低温性能不好的缺点；可以解决用于功率要求较高的脉冲电流的应用场合，如GSM、GPRS等。电容器和电池联合使用可以延长电池的寿命，但这将增加电池的附件，与目前能源设备的短小轻薄等发展方向相违背。(2)利用电化学电容器和电池的原理，开发电容器作为新的贮能元件。

1990年Giner公司推出了贵金属氧化物为电极材料的所谓赝电容器或称准电容器(Pseudo-capacitor)。为进一步提高电化学电容器的比能量，1995年，D.A.Evans等提出了把理想极化电极和法拉第反应电极结合起来构成电容器的概念(Electrochemical Hybrid Capacitor，EHC或称为Hybrid capacitor)。1997年，ESMA公司公开了NiOOH/AC电容器的概念，揭示了蓄电池材料和电化学电容器材料组合的新技术。2001年，G.G.Amatucci报告了有机体系锂离子电池材料和活性炭组合的Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学电容器，是电化学电容器发展的又一个里程碑。

对于石墨做负极的混合电容器来说，正极材料的容量决定了整体系的容量。但是目前采用的高比表面积活性炭大部分的微孔比表面积无法形成有效电容，同时活性炭材料本身的电导率不高，影响了电容器内阻，使得电容器能量密度低，导致电容器的比电容低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量密度和比电容都较高的超级电容器。

一种超级电容器，包括正极、负极、介于所述正极和负极之间的隔膜以及电解液；所述正极、负极及隔膜浸泡在所述电解液中；其中，所述正极的材料包括铝箔以及涂覆在所述铝箔上的质量比分别为80～93∶2～10∶5～10的石墨烯混合物、第一导电剂以及第一粘结剂组成的正极活性材料，且所述石墨烯混合物包括质量比为1∶0.1～1的石墨烯和磷酸铁锂；所述负极的材料包括铜箔以及涂覆在所述铜箔上的质量比分别为80～93∶2～10∶5～10的石墨、第二导电剂以及第二粘结剂组成的负极活性材料。

上述超级电容器中，所述正极活性材料与负极活性材料的质量比为1∶1～1∶5。

上述超级电容器中，电极材料或电解液材料如下：

所述石墨烯为比表面积为400～1000m²/g的石墨烯；

所述第一导电剂和第二导电剂为乙炔黑、导电炭黑或碳纳米管，这些导电剂均可以通过市面购买获得；

所述第一粘结剂和第二粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)；

所述电解液为锂离子电解质盐与非水性有机溶剂配制而成的电解液；

所述隔膜采用电容器常用的pp隔膜。

本发明的另一目的在于提供上述超级电容器的制备方法，其步骤如下：

S1、将质量比为1∶0.1～1的石墨烯和磷酸铁锂混合组成石墨烯混合物；

S2、将质量比分别为80～93∶2～10∶5～10的所述石墨烯混合物、第一导电剂以及第一粘结剂配置成正极活性材料，以及将质量比分别为80～93∶2～10∶5～10的石墨、第二导电剂以及第二粘结剂配置成负极活性材料；

S3、将所述正极活性材料涂覆在铝箔上，经干燥处理后，制得正极；将所述负极活性材料涂覆在铜箔上，经干燥处理后，制得负极；

S4、将所述正极、负极以及隔膜按照正极/隔膜/负极的顺序组装后置入装有电解液的容器中，获得所述超级电容器。

上述制备方法中，步骤S3中，所述正极活性材料与负极活性材料的质量比为1∶1～1∶5。