[发明专利]超级电容器正极材料及其制备方法以及采用该正极材料的超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器正极材料及其制备方法以及采用该正极材料的超级电容器。

背景技术

超级电容器是一种介于常规电容器和二次电池之间的新型储能元件。兼有电容和电池之间的双重功能，其功率密度远高于普通电池，而能量密度远高于电容，其体积小，容量大，充电速度快、寿命长等优点，其在消费电子产品、不间断电源系统，电动车用的混合电源系统等领域具有广阔的应用前景。超级电容器根据储能机理的不同，分为炭基超级电容器(双电层电容器)和以金属氧化物以及导电聚合物为电极材料的准电容电容器。

在上述两类超级电容器中，炭基超级电容器所用的电极材料活性炭的比电容较低，限制了超级电容器器件的性能。众所周知，提高贮能器件的比能量可以减轻其自身的质量，因此具有重大的现实意义，而要提高贮能器件的比能量就要提高其关键电极材料的比电容。

在超级电容器中，电极材料是关键，决定着超级电容器的主要性能指标。可以说超级电容器发展的核心就是其电极材料的发展。

如中国发明专利CN1357899A公开了一种复合型超级电容器电极材料,由碳纳米管与金属复合氧化物组成。

中国发明专利CN102969162A公开了一种锂离子电容器正极片及其制备方法。该锂离子电容器正极片包括正极集流体基体和依次叠加结合在正极集流体基体表面的活性材料层、正极材料层。其制备方法包括的步骤有：配制活性材料浆料、正极浆料和获取正极集流体基体；将所述活性材料浆料涂布在所述正极集流体基体表面，烘干，形成活性材料浆料层；在所述活性材料浆料层表面上再次涂布正极浆料，并经烘干、冷压、二次烘干，得到所述锂离子电容器正极片。

中国发明专利CN103413692A公开了一种锂离子电容器正极片，该锂离子正极片包括活性材料、导电剂、粘结剂、集流体，其中正极活性材料为表面功能化石墨烯、纳米活化石墨烯材料、石墨烯/金属氮化物复合材料，集流体为开孔率30～50％的可以自由穿梭锂离子的多孔集流体。该正极片具有比表面积高、吸附电荷容量高、导电性好的优点，可以有效提高锂离子电容器的能量密度和功率密度。本发明还公开了一种使用该正极片的锂离子电容器，该锂离子电容器包括正极、负极、隔膜、电解液及具有可以实现向负极预嵌锂功能的辅助电极。

中国发明专利CN102354617A公开了一种高能镍碳超级电容器正极板浆料,正极板浆料由正极用粘合剂和主料构成,其中正极用粘合剂为正极粘合剂和主料所形成浆料总重量的20％-35％。本超级电容器是由氢氧化镍为主要活性物质的正极材料制成的正极板,碱金属氢氧化物水性电解液和储氢合金粉与活性炭材料为主要活性物质制成的混合负极板,以及隔膜密封在不锈钢或工程塑料外壳内构成,具有储能密度大、放电功率高等特点；该正极材料所制备的超级电容器工作电压达到1.3V,最大储能密度达到65Wh/kg。

以及中国发明专利CN103022484A公开了一种锂离子导电络合物改性的磷酸铁锂正极材料及其制备方法。其中，锂离子导电络合物是通过含有能与锂盐发生配位作用基团的有机聚合物与锂盐络合而成。锂离子导电络合物改性的磷酸铁锂正极材料的具体制备方法为：先将有机聚合物与锂盐按照一定的摩尔比在溶液中络合、干燥，然后与磷酸铁锂粉末进行充分的混合而得到锂离子导电络合物改性的磷酸铁锂，这种改性的磷酸铁锂可用作锂离子电池的正极材料。

以上现有技术的正极材料制造成的超级电容器均存在比电容较低以及较高比电容时寿命较短的缺点。

因此，为了提供一种在低倍率和高倍率下比电容均高以及寿命较长的超级电容器，本领域技术人员致力于开发一种超级电容器正极材料及其制备方法，采用该正极材料的超级电容器能够极大提高现有技术中超级电容器的能量密度和功率密度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种超级电容器正极材料及其制备方法以及采用该正极材料的超级电容器，从而可以提高超级电容器的能量密度和功率密度及其寿命。

为实现上述目的，本发明提供了超级电容器正极材料，该超级电容器正极材料包含电极活性物质，所述电极活性物质为NiL₂(H₂O)₄，其中L＝4-pyridinecarboxylate。

采用该技术方案，由于该电极活性物质具有稳定的特性，可使得包含了该电极活性物质的正极材料制得的超级电容器具有高比电容的技术效果，同时提高了超级电容器的能量密度和功率密度及其寿命。

优选地，超级电容器正极材料还包括导电剂、粘结剂和正极集流体。