[发明专利]一种超级电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器及其制备方法。 

背景技术

超级电容器(Supercapacitors)，也叫电化学电容器(Electrochemical capacitors)，是一种能量密度和功率密度介于传统电容器和电池之间的新型储能器件，其具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长、瞬时大电流放电及对环境无污染等特性，是近十年来发展起来的新型储能、节能设备。 

现有技术中，导电聚合物已经被广泛应用于超级电容器的电极材料。导电聚合物材料具有内阻小、比容量大的优点，比容量通常是活性炭材料的2-3倍。但是，导电聚合物材料用作超级电容器电极材料时，其充放电稳定性差，多次的充放电后，其电容量保持率差。因此，对导电聚合物材料进行复合从而改进其稳定性是一个新的研究方向。 

石墨烯是一种具有较好导电性的新型材料，现有技术中已经有人将石墨烯与导电聚合物进行复合以提高导电聚合物材料的导电性。文献“Supercapacitor Based on Flexible Graphene/Polyaniline Nanofiber Composite Films，Qiong Wu et al.，ACS NANO，Vol.4，No.4，1963-1970，2010”揭示了一种用于超级电容器电极的石墨烯/导电聚合物复合材料，该石墨烯/导电聚合物复合材料通过将石墨烯和导电聚合物聚苯胺通过物理方法混合得到，并将该石墨烯/聚苯胺复合材料应用于超级电容器的电极。然而，该文献仅将石墨烯和聚苯胺采用物理方法进行了简单的复合，使该两种材料之间仅通过范德华力结合，从而使所获得的石墨烯/聚苯胺复合材料的循环稳定性无法得到保证。具体表现为在0.3A/g的电流密度下，其电容量达到210F/g，但在800次的大电流循环充放电后，其电容损失率为21％。而超级电容器的长时间大功率充放电的循环稳定性是一个重要的指标。 

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种超级电容器及其制备方法，该超级电容器的电极材料为具有较高循环稳定性的石墨烯/导电聚合物复合材料。 

一种超级电容器，包括：一第一电极、一第二电极、一第一集电体、一第二集电体、一隔膜、及一电解溶液，所述第一电极设置在所述第一集电体，所述第二电极设置在所述第二集电体，所述第一电极及第二电极相对且间隔设置，所述第一电极、第二电极、第一集电体、第二集电体、及隔膜均设置在所述电解溶液中，所述第一电极和第二电极由一石墨烯/导电聚 合物复合材料组成，其中，所述石墨烯/导电聚合物复合材料包括通过酰胺基团进行化学键连接的石墨烯和导电聚合物。 

一种超级电容器的制备方法，包括以下步骤：提供一石墨烯/导电聚合物复合材料作为电极原料，所述石墨烯/导电聚合物复合材料包括通过酰胺基团进行化学键连接的石墨烯和导电聚合物；将上述石墨烯/导电聚合物复合材料和一添加剂分散至一溶剂中获得一石墨烯/导电聚合物溶胶；去除所述石墨烯/导电聚合物溶胶中的溶剂，并制备获得石墨烯/导电聚合物薄膜分别设置在一第一集电体和一第二集电体的表面以形成第一电极和第二电极；将该设置有第一电极的第一集电体和设置有第二电极的第二集电体间隔且相对设置在一隔膜的两侧，并装入一外壳中；提供一电解溶液，将该电解溶液注入进上述外壳中，封装制得一超级电容器。 

采用本方法所获得的石墨烯/导电聚合物复合材料作为超级电容器的电极可使该超级电容器不仅具有较高的电容量，而且也具有很高的大电流充放电电池容量保持率，这是因为该石墨烯/导电聚合物复合材料中的石墨烯和导电聚合物是通过化学键连接的，具有很高的稳定性。 

附图说明

图1是本发明实施例提供的超级电容器的结构示意图。 

图2是本发明实施例提供的石墨烯/导电聚合物复合材料结构式。 

图3是本发明实施例提供的石墨烯/导电聚合物复合材料的扫描电镜照片。 

图4是本发明实施例提供的石墨烯/导电聚合物复合材料的透射电镜照片。 

图5是本发明实施例提供的超级电容器的制备方法流程图。 

图6是本发明实施例提供的石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法过程示意图。 

图7是本发明实施例提供的超级电容器的恒流充放电测试曲线图。 

图8是本发明实施例提供的超级电容器的大电流充放电电池容量保持曲线图。 

图7和图8中，P-G代表石墨烯/导电聚合物复合材料，GO代表石墨烯氧化物，Pani代表聚苯胺材料。 

具体实施方式