[发明专利]一种电化学电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电容器领域，尤其涉及一种电化学电容器。

背景技术

电化学电容器又称超级电容器，由正极、负极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜组成。电化学电容器是一种新型的电化学能量储存和转换装置，与传统的电容器相比具有更高的法拉第比电容量和能量密度；与蓄电池相比则具有功率密度高、充放电时间短、循环性好、使用寿命长和便于维护的特点。电化学电容器具有传统电容器和蓄电池的双重功能，其功率密度远高于蓄电池，能量密度远高于传统电容器，因而填补了这两种传统技术的空白。

电化学电容器也是一种介于传统电容器与二次电池之间的新型储能器件。由于它具有比功率高、比容量大、循环寿命长等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。大功率电化学电容器可以用作电动车辆的负载均衡装置，在电动车辆的启动、加速、爬坡等阶段提供辅助动力，在刹车时快速存储发电机产生的大电流。中小功率的电化学电容器也可以用作计算机、电焊机、闪光灯和手持电子装置的辅助电源等。

电化学电容器最大的优势在于它具有较高的功率密度，即优良的快速充放电性能；缺点是它的能量密度相对于很多电池较低。为了提高电化学电容器的能量密度，研究者提出了混杂性电化学电容器的概念，即电容器的一个电极使用双电层电容器的碳材料，另一个电极使用电池材料。电池电极材料的引入使得这类混杂型电化学电容器的能量密度大大提高。现有技术中混杂性电化学电容器的电池材料常采用锂嵌入化合物，并且使用的电解液含有锂盐，因此这类混杂型电容器又称锂离子杂化电容器。然而锂作为自然界中一种稀少金属，其含量是有限的，所以这类电容器的成本是很高的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种低成本的电化学电容器，并且本发明提供的电化学电容器具有较高的能量密度和功率密度。

有鉴于此，本发明公开了一种电化学电容器，包括：负极、正极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜；所述负极的材料为二硫化钼或二硫化钼复合材料。

优选的，所述二硫化钼复合材料为二硫化钼和碳的复合材料。

优选的，所述电解液为锂盐的有机溶液或钾盐的有机溶液。

优选的，所述锂盐或所述钾盐为中性锂盐或中性钾盐。

优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂或四氟硼酸锂。

优选的，所述钾盐为六氟磷酸钾或高氯酸钾。

优选的，所述有机溶液的溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的一种或两种。

优选的，所述锂盐的有机溶液的浓度为0.5M~1.5M。

优选的，所述钾盐的有机溶液为饱和溶液。

优选的，所述正极的材料为活性炭或石墨。

与现有技术相比，本发明提供的电化学电容器的负极材料为二硫化钼或二硫化钼复合材料，上述负极材料来源广泛、价格便宜，降低了电化学电容器的成本。本发明采用的二硫化钼或二硫化钼复合材料是层状结构，并且具有较大的层间距，充电时电解液中的离子嵌入层状结构的负极材料中，从而使大量电荷存储在电极中，而在放电时这些进入负极材料晶格中的离子又会重新回到电解液中，同时储存的电荷通过外电路释放出来。

电化学电容器充放电的过程是电解液中的离子在负极材料晶格中嵌入和脱出的反应过程，负极材料的层间距较大，更有利于储存大量的离子和便于离子快速的嵌入和脱出，从而使电化学电容器具有较高的能量密度和功率密度。另外，电化学电容器在充放电过程中仅发生离子的嵌入和脱出，没有发生其它化学反应，电极结构并没有发生变化，因此这种电化学电容器具有较好的循环寿命。

附图说明

图1为市售的二硫化钼和实施例1制备的球磨二硫化钼的X射线衍射图；

图2为本发明实施例2制备的水热合成二硫化钼和实施例3制备的二硫化钼和碳的复合材料的X射线衍射图；

图3为市售二硫化钼的扫描电镜图；

图4为本发明实施例1制备的球磨二硫化钼的扫描电镜图；

图5为本发明实施例2制备的水热合成二硫化钼的扫描电镜图；

图6为本发明实施例3制备的二硫化钼和碳的复合材料的扫描电镜图；

图7为本发明实施例4制备的市售二硫化钼的单电极比容量曲线图；

图8为本发明实施例4制备的球磨二硫化钼的单电极比容量曲线图；

图9为本发明实施例4制备的水热合成二硫化钼的单电极比容量曲线图；